Датчик давления

 

Датчик давления относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в самолетных бортовых системах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Сущность изобретения: датчик давления содержит корпус 1 со штуцером 2, крышкой 10 и мембраной 3, кожух 13с электрическими выводами 15-17, четыре изолированных электрода 5, 7, 8, 9, закрепленных на мембране 3, корпусе 1 и крышке 10. Для уменьшения емкостной связи неподвижные электроды измерительного 8 и эталонного 9 конденсаторов расположены в гнездах, выполненных в крышке 10, подвижные электроды измерительного 5 и эталонного 7 конденсаторов разделены экраном 12, выводы 15-17 экранированы материалом крышки 10. Для уменьшения влияния краевых эффектов гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод 8, перекрыто подвижным электродом 5. Положительный эффект: снижается емкостная связь между измерительным и эталонным конденсаторами, улучшается линейность выходной характеристики, обеспечивается высокая собственная частота мембраны 3 с электродом 5 и широкий температурный диапазон работы. 1 з.п. флы, 1 ил. (Л С

СОЮЗ, СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 1 9/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

C O

О

CO .О

jQ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859229/10 (22) 14.08.90 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (71) Э н гел ьсское on ытно-конструкторское бюро "Сигнал" и Ленинградский политехнический институт им, М.И.Калинина (72) В.А,Раков, В,Г,Тимошенко, Е.С.Левшина, В,Г.Хашев, А.И.Кармеев, А,А.Андреев и

Э,А. Кудряшов (56) Патент CLLlA ¹ 4562742, кл. G 01 L 9/12, 1986.

Патент США ¹ 4322775, кл. G 01 1 9/12, 1982. (54) ДАТЧ И К ДА ВЛ Е Н И Я (57) Датчик давления относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в самолетных бортовых системах. Цель изобретения — повышение точности измерений. Сущность изобретения: датчик давления содержит корпус 1 со штуцером 2, крышкой 10 и мембраной 3, Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в самолетных бортовых системах.

Известен емкостной датчик давления, содержащий упругую мембрану, эталонную пластину, кольцеобразные электроды на мембране и пластине и крышку, соединенную по периметру с мембраной.

Наиболее близким к изобретению является датчик давления, содержащий корпус и упругую мембрану со стойкой в центре, На стойке с помощью винта закреплен керамический диск, на нижней поверхности которого размещены два плоских электропроводя щих кон центричных кольца.

Между диском и мембраной в параллельной кожух 13 с электрическими выводами 15 — 17, четыре изолированных электрода 5, 7, 8, 9, закрепленных на мембране 3, корпусе 1 и крышке 10, Для уменьшения емкостной связи неподвижные электроды измерительного

8 и эталонного 9 конденсаторов расположены в гнездах, выполненных в крышке 10, подвижные электроды измерительного 5 и эталонного 7 конденсаторов разделены экраном 12, выводы 15 — 17 экранированы материалом крышки 10. Для уменьшения влияния краевых эффектов гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод 8, перекрыто подвижным электродом 5.

Положительный эффект: снижается емкостная связь между измерительным и эталонным конденсаторами, улучшается линейность выходной характеристики, обеспечивается высокая собственная частота мембраны 3 с электродом 5 и широкий температурный диапазон работы. 1 з.п. флы, 1 ил. им плоскости под внешним электропроводящим кольцом расположено плоское электропроводящее кольцо, соединенное с упругой оболочкой, установленной над мембраной и по периферии соединенной с корпусом. В известном датчике четыре изолированных электрода, закрепленных на мембране, корпусе и крышке, образуют чувствительный к давлению измерительный конденсатор и нечувствительный — эталонный конденсатор. Массы, связанные с эталонным и измерительным конденсаторами, уравновешены таким образом, что при повороте датчика вверх дном они одинаково реагируют на изменение положения и действие силы тяжести, Недостатком изве1789896

20 стного датчика является большая величина ем костной связи" между электродами измерительного и эталонного конденсаторов, что создает дополнительную погрешность при измерениях. Другим недостатком известного датчика является появление краевых эффектов, ухудшающих линейность выходной характеристики датчика, а следовательно, снижающих точность измерений.

Цель изобретенйя повышение точности измерений, Цель достигается благодаря двум особенностям конструкции, Во-первых, для исключения или уменьшения емкостной связи между конденсаторами, неподвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов расположены в гнездах крышки, экранированы этой крышкой, а подвижные электроды разделены кольцевым экраном, закрепленным на крышке и электрически соединенным с ней, Выводы с расположенных на мембране электродов измерительного и эталонного конденсаторов проведены через отверстия, выполненные в зеркально расположенных электродах и крышке, и экранированы материалом крышки. Во-вторых, для уменьшения влияния краевых эффектов в емкостном преобразователе, в датчике давления гнездо крышки, в котором установлен неподви>кный электрод, перекрыто подвижным электродом измерительного конденсатора, который выполнен с большим диаметром, чем неподвижный электрод.

Изобретение поясняется чертежом.

Датчик давления содержит корпус 1, сваренный в нижней своей части электронно-лучевой сваркой со штуцером 2. Мембрана 3, имеющая жесткий центр 4 в виде

"грибка", выполнена за одно целое с корпусом 1, На "грибке" мембраны с помощью плавленного стекла закреплен дисковый электрод 5 измерительного конденсатора, К центральной части электрода 5 лазерной сваркой приварен жесткий токоподвод 6, На периферййной утолщенной части мембраны плавленным стеклом закреплен кольцевой электрод 7 эталонного конденсатора.

Неподвижные электроды 8 и 9, соответственно, измерительного и эталонного конденсаторов, выполненные в виде плоских колец, утоплены в крышке 10 и жестко соединены с ней с помощью плавленного стекла. Для спая металлов подобрано

Формула изобретения

1. Датчик давления, содержащий корпус со штуцером, крышкой и мембраной, кожух

55 специальное стекло, обеспечивающее надежное механическое крепление электродов и имеющее согласованный с ними коэффициент температурного линейного расширения. Для обеспечения гарантированной толщины слоя стекла, между смежными плоскостями электродов, "грибка", корпуса и крышки применены прокладки из слюды мерной толщины и площади. Зазор между электродами конденсаторов обеспечивается кольцевой прокладкой 11, которая

llo внешнему контуру сваривается лазерной сваркой с корпусом и крышкой. Между электродами 5 и 7 установлен кольцевой экран

12. В кожухе 13 с помощью аргоно-дуговой сварки вмонтирован герметичный электроразъем 14. Электроды конденсаторов соединены со штырями электроразъема 14 с помощью жестких электровыводов 15, 16, 17 и гибких микропроводов 18, Внутренний объем кожуха отвакуумирован и загерметизирован.

Датчик давления работает следующим образом.

Измеряемое давление через отверстие в штуцере 2 подводится во внутреннюю полость корпуса и воздействует на мембрану

3. Прогиб мембран ы вызы вает перемещение ее центра и изменение зазора между электродами 5 и 8. При этом емкость измерительного конденсатора изменяется, а емкость эталонного остается постоянной.

Выходной сигнал датчика, после обработки в электронном преобразователе, изменяется пропорционально измеряемому давлению. Благодаря тому, что электроды в описанном датчике экранированы, исключается или снижается емкостная связь между конденсаторами. Поскольку подви>кный электрод измерительного конденсатора выполнен с большим радиусом, чем неподвижный, и перекрывает гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод, уменьшается влияние краевых эффектов на линейность выходной характеристики датчика. Рассматриваемая конструкция обеспечивает получение высокой собственной частоты подвижной системы (мембраны с электродом) и широкий температурный диапазон эксплуатации.

Эти особенности конструкции позволяют повысить точность измерений с помощью описанного датчика давления. с электрическими выводами, четыре изолированных электрода, закрепленных на мембране, корпусе и крышке, которыми

1789896

15 б

17

У

Составитель А. Кулакова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Юрковецкая

Редактор Т,Иванова

Заказ 34:. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 образованы чувствительный к давлению измерительный конденсатор и нечувствительный — эталонный конденсатор емкостного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения емкостной связи между конденсаторами, неподвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов расположены в гнездах, выполненных в крышке, и экранированы крышкой, подвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов разделены введенным в датчик кольцевым экраном, а выводы с расположенных на мембране электродов измерительного и эталонного конденсаторов проведены через отверстия, выполненные в зеркально расположенных электродах и крышке, и экранированы материалом крышки.

2. Датчик по и 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния краевых эффектов в емкостном преобразователе, в нем гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод, перекрыто подвижным электродом измерительного конденсатора, который выполнен с большим диаметром, чем неподвижный электрод.