Преобразователь давления с частотным выходным сигналом

 

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено06.10.76 (21) 2410613/18с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.79. Бюллетень №

Дата опубликования описания 07.03

Государствениый комитет

СССР оо делам иэаоретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

М. Ф. Беляев и В, Я. Яновский

Научно-исследовательский и конструкторский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ

С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к контрольно-измерительным устройствам для измерения малых давлений.

Известны вибростержневые преобразователи с частотным выходом для измерения малых давлений (менее 5кгс/см ), содержащие плоскую мембрану и связанный с ней через шток стержень-резонатор, расположенный наклонно к плоскости мембраны, осевая деформация которой трансформируется в натяжение резонатора. Шток в таком преобразователе, чтобы исключить перекос мембраны, охвачен рамкой с упругими направляющими пластинами, параллельными плоскости мембраны (1) .

Преобразователь такой конструкции сложен в изготовлении и ввиду несбалансированности упругой системы имеет невысокую точность при действии вибрационных и линейных ускорений.

Известны также преобразователи давления с частотным выходом более простой и технологичной конструкции, содержащие плоскую мембрану, выполненную за одно с корпусом, два кронштейна с противовесами, расположенные на мембране, и стерженьрезонатор, связанный концами с кронштейнами, трансформирующими угловую деформацию мембраны в натяжение резонатора (2) .

Недостаток такой конструкции состоит в том, что на ее основе не удается создать преобразователь на давление в диапазоне до 5 кгс/см, поскольку повышение податливости мембраны за счет уменьшения ее толщины и жесткости заделки ниже некоторого уровня не увеличивает чувствительности преобразователя, а снижает ее.

Целью изобретения является увеличение чувствительности преобразователя при измерении малых давлений.

Эта цель достигается тем, что в известном преобразователе давления, который содержит стержень-резонатор, мембрану, соединенную с основанием, два кронштейна для грансформирования деформации мембраны в натяжение резонатора и систему возбуждения его поперечных колебаний, мембрана снабжена жестким центром, соединенным упругими шарнирами с кронштейнами, выполненными в виде угловых. рычагов, одни плеФ, °

У "у

651216

Формула изобретения чи которых связаны. со стержнем-резонатором, а другие через упругие шарниры — с основанием.

На чертеже показан предлагаемый преобразователь.

Преобразователь состоит из упругого те- 5 ла 1 и системы возбуждения автоколебаний

2 стержня-резонатора.

Упругое тело включает основание 3, мембрану 4 с жестким центром 5, два кронштейна 6 в виде угловых рычагов с противовесами 7 и стержень-резонатор 8 прямоугольного поперечного сечения. Кронштейны 6 расположены симметрично относительно диаметральной и поперечной осей мембраны 4 и имеют по два упругих шарнира, один из которых,9 связан с основанием 3, а дру- I5 гой 10 — с жестким центром 5 мембраны 4.

Стержень-резонатор 8 соединен е концами

11 кронштейнов 6, т. е. с плечами, перпендикулярными плоскости мембраны. Все элементы выполнены за одно целое из одного куска материала. Рабочая камера 12 под мембраной 4 закрыта приваренным к основанию дном 13 с резьбовым штуцером.

Система возбуждения автоколебаний 2 резонатора состоит из электромагнитных возбудителя колебаний 14 и адаптера 15, рас- 25 положенных по обе стороны резонатора 8, и усилителя 16.

Преобразователь работает следующим образом.

Давление, подаваемое в камеру 12 через

30 отверстие в резьбовом штуцере, вызывает деформацию мембраны 4 и смещение жесткого центра 5, приводящее к повороту кронштейнов 6. Это увеличивает напряжения в резонаторе 8 и изменяет собственную частоту его поперечных колебаний. Резонатор сов- 3s местно с возбудителем колебаний 14, адаптером 15 и усилителем 16 образуют электромеханический автоколебательный контур, частота которого ввиду высокой добротности резонатора практически равна частоте его поперечных колебаний. Изменение частоты автогенератора служит мерой измеряемого давления.

Такая конструкция преобразователя за счет увеличения эффективной площади мембраны, путем уменьшения ее толщины и увеличения диаметра жесткого центра, при наличии кронштейнов в форме угловых рычагов с упругими шарнирами, обеспечивает при изменении малых давлений требуемое натяжение резонатора и высокую чувствительность преобразователя.

Симметричное относительно осей мембраны расположение кронштейнов при соответствующей массе противовесов позволяет уравновесить инерционные силы, возникающие в упругой системе при действии вибрационных и линейных ускорений в направлении, перпендикулярном плоскости мембраны.

В предложенном преобразователе чувствительность к ускорению вдоль его оси снижается до 0,01% на lд. Основная погрешность преобразователя менее 0,25%.

Преобразователь может найти применение при дистанционном измерении малых дав. лений, главным образом на подвижных объектах, например для определения величины и равномерности осадки судов, где на преобразователь действуют значительные вибрации и линейные ускорения.

Преобразователь давления с -частотным выходным сигналом, содержащий корпус, стержень-резонатор, мембрану, соединенную с основанием корпуса, два кронштейна для трансформирования деформации мембраны в натяжение стержня-резонатора и систему возбуждения его поперечных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при измерении малых давлений, мембрана снабжена жестким центром, соединенным упругими шарнирами с кронштейнами, выполненными в виде угловых рычагов, одни плечи которых связаны со стержнем-резонатором„а другие через упругие шарниры — с основанием.

Источники информации, принятые во вни. мание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 277333, кл. G 01 L I 1/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 301585, кл. G 01 L ll/00, 1971.

UH И И П И Заказ 793/39

Тираж 1089 Подписное

Филиал ППП <сПатеит», r. Ужгород, ул. Проектная, 4