Датчик давления с частотным выходом

 

Использование: в измерительной технике, в частности в датчиках давления для условий механических перегрузок на объектах. Сущность изобретения: датчик давления содержит корпус 1, плоские идентичные мембраны 2, балочный резонатор 3, систему возбуждения и приема сигнала. Резонатор 3 жестко соединен с центрами мембран, имеющих одинаковые характеристики. Корпус 1, мембраны 2, резонатор 3 выполнены за одно целое из единой металлической заготовки. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах или приборах, подверженных механическим воздействиям и измеряющих или обрабатывающих информацию о давлении (или разности давления) исследуемой среды.

Известен струнный датчик давления с частотным выходом, который содержит корпус, два сильфонных чувствительных элемента, между днищами которых натянуты струны (резонаторы), систему возбуждения и съема сигнала [1]. Этот датчик лишен большой зависимости показаний от плотности измеряемой среды. Основным его недостатком является относительно низкая временная стабильность, причиной которой является релаксация напряжений в местах заделки струны (выползания струны).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезорезонансный датчик, который содержит полый корпус, две плоские идентичные мембраны, соединенные по контуру с корпусом, балочный резонатор, расположенный в полости корпуса по его оси симметрии и жестко соединенный с центрами мембран и систему возбуждения и приема колебания резонатора [2]. В датчике может быть получена высокая точность измерения. Однако из-за того, что он состоит из нескольких элементов из кварца, соединенных между собой с помощью легкоплавкого стекла, значительно усложняется технология его изготовления (сборка и настройка). Таким образом, датчик направлен на повышение технологичности при сохранении высокой точности измерения.

Сущность изобретения заключается в том, что в датчике давления с частотным выходом, содержащем полый корпус, две плоские идентичные мембраны, соединенные по контуру с корпусом, балочный резонатор, расположенный в полости корпуса про его оси симметрии и жестко соединенный с центрами мембран и систему возбуждения и приема колебания резонатора, корпус, мембраны и резонатор выполнены за одно целое из единой металлической заготовки.

На чертеже представлен предлагаемый датчик.

Он содержит полый корпус 1, две плоские идентичные мембраны 2, балочный резонатор 3, расположенный в полости корпуса 1 по его оси симметрии и соединенный с центрами мембран 2. Для возбуждения съема колебаний резонатора 3 датчик содержит систему 4 возбуждения и приема колебания резонатора 3. Корпус 1 мембраны 2 и резонатор 3 выполнены за одно целое из единой металлической заготовки, например, путем электроискровой обработки. Мембраны 2 имеют одинаковые жесткости и приведенные массы.

Датчик работает следующим образом. При создании перепада давления между внутренним объемом датчика и наружным мембраны 2 преобразуют приложенное давление в усилие, которое воздействует на резонатор 3, сжимая его, если давление снаружи (Р_н) больше давления во внутреннем объеме (Р_вн.), или растягивая при обратном перепаде давления. Частота колебаний резонатора 3 меняется в зависимости от действующего перепада давления. Колебания резонатора поддерживаются с помощью системы 4 возбуждения и приема колебания резонатора 3.

Датчик может выполняться как в варианте для изменения абсолютного давления, при этом внутренний объем датчика загерметизирован и давление в нем равно нулю, так и для изменения перепада давления между внутренним объемом и наружным, при этом внутренний объем соединен штуцером с измеряемой средой.

Формула изобретения

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащий полый корпус, две плоские идентичные мембраны, соединенные по контуру с корпусом, балочный резонатор, расположенный в полости корпуса по его оси симметрии и жестко соединенный с центрами мембран, и систему возбуждения и приема колебаний резонатора, отличающийся тем, что в нем корпус, мембраны и резонатор выполнены за одно целое из единой металлической заготовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1