Устройство для измерения давления

 

Изобретение м.б. использовано в датчиках для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред при нестационарных температурных режимах работы. Цель изобретения - повьппение точности измерения давления при воздействии термоудара . Под действием термоудара тепловая волна распространяется по стержневому упругому элементу и температурное поле по его поверхности распределяется неравномерно. Это приводит к тому, что температурные изменения сопротивлений тензорезисторов 11, 12 и 13 и 14 оказываются неодинаковыми и на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный разности температур у вершины и у основания граней стержневого упругого элемента. Этот сигнал усиливается блоком 26 и подается на сумматор 27, где складывается с опорным напряжением. Измененный сигнал с сумматора 27, воздействуя на регулируемый элемент 24, регулирует напряжение питания мостовой измерительной цепи из тензорезисторов 5, 6, 7 и 8 таким образом, что сигнал на выхо-: де усилителя 25 остается неизменным. .3 ил. (С (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

151) 4 0 01 ? .9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изчеротеиьнаю сюено

Puz 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4099078/24-10 (22) 11.05.86 (46) 07.01.88. Бюл, М 1 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.А.Васильев (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 613219 1 кл. G 01 Ь 9/04, 1976.

Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965, с. 603. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение м.б. исгольэовано в датчиках для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред при нестационарных температурных режимах работы. Цель изобретения — повышение точности измере.ния давления при воздействии термоудара.:Под действием термоудара тепÄÄSUÄÄ 1364924 А 1 ловая волна распространяется по стержневому упругому элементу и температурное поле по его поверхности распределяется неравномерно. Это приводит к тому, что температурные изменения сопротивлений тензорезисторов

ll l2 и 13 и 14 оказываются неодинаковыми и на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный разности температур у вершины и у основания граней стержневого упругого элемента. Этот сигнал усиливается блоком 26 и подается на сумматор 27, где складывается с опорным напряжением. Измененный сигнал с сумматора 27, воздействуя на регулируемый элемент 24, регулирует напряжение питания мостовой измерительной цепи из тензорезисторов 5, 6, 7 и

8 таким образом, что сигнал на выхо-. де усилителя 25 остается неизменным.

3 ил.

1364924

1г

Тенэорезисторный датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, приемную полость 3, стержневой элемент 4 с металлопленочными тензорезисторами

5-8, сформированными на грани А, и металлопленочными тензорезисторами

9-14, сформированными на противоположной грани В (фиг. 2а, б), стержневой упругий элемент 4 имеет квадратное сечение у основания и круглое у вершины. Вершина упругого элемента

4 заканчивается подушкой 15. Упругий элемент 4 вдоль продольной оси имеет четыре взаимно-перпендикулярные грани А, Б, В, Г. Тенэорезисторы

5-8 соединены в мостовую измерительную цепь и образуют на плоскости грани А квадрат, при этом тензорезисторы 6 и 7 параллельны продольной оси стержня, а тензорезисторы 5 и 6 перпендикулярны. Контактные площадки

16-19 служат для подключения мостовой измерительной цепи (из тенэорезисторов 5-8) к измерительной схеме, представленной на фиг. 3. Тензореэисторы 9-14, соединены также в мостовую измерительную цепь (компенсационную). При этом тензорезисторы

9 и 10 параллельны продольной оси стержневого упругого элемента 4 и образуют йару смежных плеч, а тензорезисторы 11, 12 и 13, 14 перпендикулярны ей и образуют другую пару смежных плеч, Контактные площадки

20-23 служат для подключения компенИзобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам дистанционного измерения давления, и может быть использовано в датчиках для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред при нестационарных температурных режимах работы (при термоударе), например при измерении давления пороховых газов, в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания и -..ï.

Цель изобретения — повышение точности измерения давления при воздействии термоудара.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика давлений; на фиг. 2а-- чувствительный элемент; на фиг. 2б — то же, повернутый на 180 вокруг проо долькой оси; на фиг ° 3 — измерительная схема устройства. сационной мостовой измерительной цепи к измерительной схеме (фиг. 3).

К диагонали рабочей мостовой измерительной цепи (из тенэорезисторов

5-8) через регулирующий элемент 24 подводится напряжение Б„„,источника питания ° К диагонали компенсационной мостовой измерительной цепи (иэ тенэорезисторов 9-14) подводится напряжение U„, источника питания. С противоположной диагонали моста из тенэорезисторов 5-8 снимается сигнал, который через дифференциальный усилитель 25 поступает на выход прибора, С противоположной диагонали моста иэ тензореэисторов 9 — 14 сигнал через дифференциальный усилитель 26 поступает на сумматор 27, в котором складывается с опорным напряжением

U,„, Результирующий сигнал с сумматора подается на регулирующий элемент 24.

Устройство работает следующим образом.

При подаче измеряемого давления в приемную полость 3 (фиг. 1).мембрана 2 преобразует давление в силу,которая передается стержневому упругому элементу 4. Металлопленочные тензореэисторы 5-8 сформированные на плоскости А (фиг. 2а) стержневого упругого элемента 4, испытывают деформацию: тензорезисторы 6 и 7 продольную, а тенэорезисторы 5 и

8 — поперечную.

Вследствие этого, на выходе мостовой измерительной цепи (иэ тенэорезисторов 5-8) появляется сигнал, пропорциональный измеряемому давлению. Этот сигнал усиливается дифференциальным усилителем 25 (фиг ° 3) и подается на выход прибора. Тензорезисторы 9-14 (фиг. 2б), сформированные на плоскости В стержневого упругого элемента 4, также испытывают деформацию: тензорезисторы 9 и 10 — продольную, а тензореэисторы 11- 14 — поперечную. Поскольку тензорезисторы 9 и 10, а также

11, 12 и 13, 14 образуют смежные плечи мостовой измерительной цепи, выходной сигнал при деформации стержневого упругого элемента не меняется, а изменения сопротивлений 9 и

10, а также 11, 12 и 13, 14 взаимно компенсируются.

При действии термоудара, например плюсовой температуры, со сторо3 13649 ны приемной полости 3 датчика (фиг.1) тепловая волна распространяется от мембраны по стержневому упругому элементу к его основанию, при этом

5 температурное поле по поверхности стержневого упругого элемента распределяется неравномерно. Это приводит к тому, что температурные изменения сопротивлений тензорезисторов

11, 12 и 13, 14 оказываются неодинаковыми (тензореэисторы 11 и 12 расположены у вершины плоской грани В упругого элемента, где температура выше, чем у основания, а у основания расположены тенэорезисторы 13 и 14) и на выходе мостовой измерительной цепи появляется сигнал, пропорциональный разности температур у вершины и основания граней стержневого yrrpyгого элемента 4. Этот сигнал усиливается дифференциальным усилителем 26 и подается на сумматор 27, где складывается с опорным напряжением. Измененный сигнал с сумматора 27, воздействуя на устройство 24, регулирует напряжение питания мостовой измерительной цепи иэ тензорезисторов

5-8 таким образом, что сигнал на выходе дифференциального усилителя 25 остается неизменным. формула изобретения

Устройство для измерения давления, включающее датчик давления, содержа- Зь щий корпус, мембрану, соединенную со стержневым упругим элементом с переменным сечением по длине, на котором расположены основные тензорезисторы, образующие измерительную мостовую 40 цепь, источник питания и измеритель24

4 ный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления при воздействии термоудара, в него введены компенсационная мостовая цепь иэ дополнительных тецзорезисторов, источник опорного напряжения, усилитель, сумматор и регулятор напряжения, при этом стержневой упругий элемент имеет четыре взаимно перпендикулярные и равные по площади грани, на первой иэ которых расположены основные тензорезисторы, а на второй параллельной грани — дополнительные тензореэисторы,причем измерительная мостовая цепь выполнена иэ четырех тензорезисторов, два из которых параллельны оси стержневого упругого элемента, два других перпендикулярны ей и образуют по форме квадрат, а компенсационная мостовая цепь выполнена из шести дополнительных тензорезисторов, два из которых расположены по краям грани параллельно оси стержневого упругого элемента и образуют два смежных плеча моста, а четыре других тенэорезистора расположены попарно перпендикулярно первым двум, образуя два других смежных плеча моста, при этом вход измерительной мостовой цепи электрически соединен с выходом регулятора напряжения, первый вход которого подсоединен к выходу сумматора напряжений, первый вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а второй вход — к выходу усилителя, вход которого соединен с выходной диагональю компенсационной мостовой цепи, вход которой соединен с источником питания, подключенным к регулятору напряжения.

1364924

Щ/Г 1

4 1

17

Составитель О.Слюсарев .

Редактор В.Данко Техред M.Õoäàíè÷ Корректор М. Максимишинец

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130350, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6587/34

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4