Датчик давления с частотным выходным сигналом
301585
Союз Советских
Социалистических
Республик
И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 10.XI.1969 (№ 1374661118-10) с присоединением заявки №
Приоритст
Опубликовано 21.IV.!971. Бюллетень «¹ 14
Дата опубликования описания 14.XII.1971
МПК G 0! l 11(00
Комитет по делам иаооретекий и открытий при Совете Микистров
СССР
УДК 531.787.91(088.8) Авторы изобретения
В. П. Белодедов, М. Ф. Беляев, О. Л. Родькин и Л. Г. Эткии
Краснодарский завод тензометрических приборов
Заявитель
ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности, к вибрационным датчикам давления.
Известны датчики давления, основанные на вибрационно-частотном принципе, содержащие чувствительный элемент в виде упругой перемычки прямоугольного сечения, выполненной за одно целое с корпусом, упругой плоской мембраной и кронштейнами, в которых мембрана работает, как пластина с защемленными краями, Поэтому для повышения чувствительности кронштейны, преобразующие деформацию мембраны в натяжение чувствительного элемента, располагают приблизительно на половине радиуса мембраны в 15 месте ее наибольших угловых деформаций.
Следовательно, повышение чувствительности в известных датчиках может быть достигнуто либо за счет уменьшения толщины мембраны, либо — — увеличения ее диаметра. 20
Однако в том или ином случае происходит нежелательное снижение собственной частоты колебаний мембраны до уровня, при котором возможно возникновение явления «завязки» частот колебаний чувствительного элемента и 25 мембраны, что приводит к недопустимым искажениям рабочей характеристики датчика.
Кроме того, упругая система датчика с защемленной по контуру мембраной статически иесбалансирована в направлении, перпенди- 30 кулярном лоскости мембраны, что приводит к увеличению погрешности измерения при действии на датчик вибрационных и линейных перегрузок.
Цель изобретения — повышение чувствительности датчика и уменьшение влияния виорационных 1f линейных плерегрузок на точность измерения.
Это достигается тем, что в предлагаемом датчике мембрана,.соединена с корпусом через кольцевой уиругий шарнир, над которым размещены кронштейны, совмещенные с инерционными грузами.
На чертеже изображсп описываемый датчик, разрез.
Кронштейны 1 датчика, несущие по концам чувствительный элемент 2 в виде прямоугольной перемычки, расположены по диаметру плоской мебраны 3 вблизи ее внешнего KOklтура. Кронштейны 1 совмещены с компенсационными массами. С жестким корпусом 4 мембрана 3 соединена через кольцевой упругий шарнир 5 пониженной жесткости. Соединение мембраны 8 с корпусом 4 производится в заготовках путем их диффузионной сварки в вакууме. Корпус 4 оканчивается резьбовым штуцером б с фланцами 7 и 8, которые служат основаниями герметичного стакана 9 и защитного кожуха 10 прибора.
30f585
Ряса,гкап сба юи
Изд. № 1059
Заказ 3826/14
Тираж 473
Подписное йй
Типография, пр. Сапунова, 2
Через штуцер б в рабочую полость 11 проходит отверстие для подачи давления. По обе стороны чувствительного элемента 2 расположены электромагнитные возбудитель 12 колебаний и адаптер 18, провода î" катушек которых выведены через гермовыводы 14 к усилителю 15, Последний через штеккерный разъем 16 связан с регистратором и источником питания (на чертеже не показаны), При подаче давления в полость датчика мембрана в месте кольцевого упругого шарнира деформируется, поворачивая кронштейны 1. Последние создают натяжение чувствительного элемента 2, изменяющее собственную частоту его поперечных колебаний. Чувствительный элемент совместно с адаптером
l8, возбудителем 12 и усилителем 15 образуют автоколебательный контур, частота которого равна частоте чувствительного элемента 2.
Изменение частоты автогенератора служит мерой измеряемого давления.
Экспериментально определено, что высота и толщина гибкого кольцевого шарнира 5 должны быть в 1,5 — 2 раза менее толщины мембраны 8. При таком соотношении у датчиков на давление 50 — 200 кгс1смв деформация мебраны 8 (толщина 3 — 5 мм, диаметр 40 мм) в зоне шарнира достаточна, чтобы обеспечить изменение начальной частоты колебаний чувствительного элемента на 30о о.
При уменьшении толщины шарнира снижается его прочность, а при удлинении — чувствительность датчика. Собственная частота колебаний мембраны 8 таких размеров 20 кги, т. е. более двукратной максимальной частоты колебаний чувствительного элемента. Благодаря этому исключается возможность появления побочных резонансов и снижения характеристики датчика.
При действии ускорения вдоль оси датчика инерционные силы от массы мембраны 8 уравновешиваются компенсационными массами кронштейнов 1. В опытных образцах датчика за счет этого удалось снизить чувствительность к ускорению до 0,005 — 0,002о1о на g.
10 В датчиках прежней конструкции эта погрешность составляла 0,08 — 0,17о íà 1 g. При действии ускорения по другим осям датчика погрешность много меньше.
Предлагаемый датчик, основная погреш15 ность которого менее 0,25%, может найти применение для дистанционного измерения дав лений на подвижных объектах, в частности, для измерения глубины хода рыболовного трала, где на датчик действуют значительные вибрации и линейные ускорения.
Предмет изобретения
Датчик давления с частотным выходным сигналом, содержащий чувствительный элемент в виде прямоугольной перемычки, выполненной за одно целое с корпусом, упругой плоской мембраной и кронштейнами, и элетромагнитные возбудитель и преобразователь колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения влияния вибрационных и линейных перегрузок на точность измерения, в нем мембрана соединена с корпусом через кольцевой упру.гий шарнир, над которым размещены кронштейны, совмещенные с инерционными грузами.
