PL104207B1 - Czujnik membranowy z kompensacja temperaturowa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik z wstepnie napieta obwodowo membrana plaska oraz kompensacja temperaturowa czulosci, przeznaczony do pomiarów cisnienia lub sily.

Znane sa czujniki z napieta obwodowo membrana plaska. Membrana jest zawsze utwierdzona na obwodzie, anapecie wstepne obwodowe wprowadza sie róznymi srodkami. Jednym z nich jest przylozenie sily prostopadlej do membiany, rozlozonej po okregu mniejszym od obwodu utwierdzenia i wiekszym od okregu, na którym membrana jest podparta. Do tego celu uzywa sie przewaznie pi rscieni ostrzowych (L.E. Andriejewa: Uprugije eliemienty priborow. Maszgiz, Moskwa 1962, s. 227). Znane sa takze jeszcze inne sposoby wprowadzania napiecia obwodowego do membran plaskich (opis patentowy PRL, nr 68786, ki. 42k, 14/03/.

Napiecie to wprowadza sie przez poddanie sprezystym odksztalceniom promieniowym podstawy do mocowania membrany, nastepnie przymocowanie obwodowe membrany i na koniec usuniecie czynnika wywolujacego te odksztalcenia. W wymienionej publikacji opisany jest takze jeszcze odmienny sposób. Polega on na tym, ze membrane laczy sie na obwodzie z podstawa, najkorzystniej w postaci sprezystego pierscienia stozkowego, a nastepnie tak utworzony zespól membranowy poddaje sie poosiowemu sciskaniu, najlepiej przez umieszczenie zespolu membranowego w korpusie i wkrecenie do niego wkretki. Opisane czujniki zmieniaja charakterystyke wraz z temperatura. Zmiany czulosci czujnika sa spowodowane przez temperaturowe zmiany modulu sprezystosci materialu elementu sprezystego, przez jego termiczna rozszerzalnosc lub z powodu zmian charakterystyki przetwornika sygnalu mechanicznego na elektryczny ./funkcji temperatury, np. tensometrów naprezno-oporowych, transformatora róznicowego itp.

Znane sa czujniki z kompensacja temperaturowa, w których zmniejszenie wplywu temperatury na pomiary uzyskuje sie przez zastosowanie zlozonych elektrycznie ukladów kompensacyjnych, umieszczonych czesciowo lub calkowicie w czujniku (A. Peski; Tensometryczne czujniki róznicy cisnien duzej dokladnosci dla niskich zakresów pomiarowych. Prace Instytutu Lotnictwa, nr 58 :59 1974, s.71; W. Erler, L. Walther; Elektrisches Messen nichtelektrischer Grossen mit Halbleiterwiderstanden. VEB VerLg Technik, Berlin 1973, s. 57 i.166).2 104 207 Podobny efekt mozna uzyskac w czujnikach, w których elementy sprezyste sa wykonane ze specjalnych stopów o zerowym wspólczynniku termoelastycznosci, przy zastosowaniu specjalnej technologii (H.Albert: Konstant-Modul-Legierungem. Feinwerktechnik, nr 5,1968, s. 244).

Opisane czujniki sa bardzo kosztowne wykonawczo oraz maja wiele niedogodnosci eksploatacyjnych. Na przyklad czujniki /.kompensacyjnym ukladem elektrycznym sa duze gabarytowo, skomplikowane, w budowie, zas sama czynnosc kompensacji;*1^ pracochlonna. W zwiazku z tym czujniki takie sa droDie i latwo je uszkodzic.

Z koki czujniki o elementach sprezystych wykonanych ze stopów o zerowym wspólczynniku temperaturowym modulu sprezystosci sa kosztowne materialowo i wymagaja przeprowadzenia specjalnych zabiegów technologicznych przy uzyciu kosztownych urzadzen. Poza t/m czujniki takie nie kompensija bledów temperaturowych przetwornika sygnalu mechanicznego naelektryczny. ^ W czujniku wedlug wynalazku korpus czujnika i stozek rozprezny lub korpus czujnika i Pierscien ostrzowy sa wykonane z róznych materialów o tak dobranych wspólczynnikach rozszerzalnosci liniowej i dlugosciach, aby przy zmianie temperatury wynikowe zmiany wymiarów poosiowych tych elementów powodowaly rózne napiecia membrany, kompensujac temperaturowa zmiane charakterystyki czujnika. W odmianie konstrukcyjnej czujnik jest wyposazony w element posredni, najlepiej w postaci tulejki, umieszczony pomiedzy wkretka i stozkiem rozpreznym. Element ten spelnia role kompensujaca i dlatego na niego sa nalozone wymagania odnosnie jego dlugosci i wspólczynnika rozszerzalnosci liniowej materialu.

Wynalazek rozwiazuje w bardzo prosty sposób kompensacje temperaturowa charakterystyki czujników poprzez odpowiednie dobranie wspólczynników rozszerzalnosci liniowej i wymiarów czesci czujnika. Dzieki temu uniknieto klopotliwych i kosztownych ukladów kompensacyjnych w wykonaniu elektrycznym.

Istota wynalazku jest dokladnie wyjasniona w przykladach wykonana na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czujnik z membrana napieta za pomoca stozka rozpreznego, vr przekroju wzdluz osi symetrii, fig. ? — ten sam czujnik z dodatkowym elementem posrednim, a fig. 3 — czujnik.z membrana napieta za pomoca pierscienia ostrzowego.

W czujniku (fig. 1), w którym membrana 1 przymocowana szczelnie do stozka rozpreznego 2 jest umieszczona wewnatrz korpusu 3, a zespól membranowy 1 i 2 jest napinany za pomoca skretki 4- korpus 3 i stozek rozprezny 2 sa wykonane z materialów o róznych wspólczynnikach rozszerzalnosci liniowej.

Wspólczynniki te i dlugosc 1 stozka 2 sa tak dobrane,ze przy zmianie temperatury wynikowe zmiany wymiarów poosiowych korpusu" 3 i stozka rozpreznego 2 powoduja rczne napiecia membrany 1 kompensujac temperaturowa zmiane charakterystyki czujnika. Ten sam efekt uzyskuje sie przez umieszczenie tulejki 5 pomiedzy wkretka 4 a membrana 1 oraz dobór dlugosci 1 i materialu na te tulejke (lig. 2). Z kolei w czujniku, w którym membrana 1 jest utwierdzona obwodowo w korpusie 6 i jest napieta za pomoca pierscienia ostrzowego 7 dociskanego za pomoca wkretki 8 wkrecanej w korpus 6 (fig. 3) - pierscien ostrzowy 7 jest wykonany z materialu o tak dobranej dlugosci 1 i wspólczynniku rozszerzalnosci liniowej,, ze przy zmiinie temperatury uzyskuje sie wlasciwa kompensacje. ¦i

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Czujnik membranowy z kompensacja temperaturowa wyposazony w membrane plaska wstepnie napieta obwodowej przeznaczony do pomiarów cisnienia lub sily, znamienny tym, ze korpus czujnika (3 lub 6) i stozek rozprezny (2) lub pierscien ostrze wy (7) sa wykonane z róznych materialów o tak dobranych wspólczynnikach rozszerzalnosci liniowej i dlugosciach (1), aby przy zmianie temperatury wynikowe zmiany wymiarów poosiowych tych elementów powodowaly rózne napiecia membrany (1) kompensujac temperaturowa zmiane charakterystyki czujnika.

2. Czujnik membranowy z kompensacja temperaturowa, wyposazony w membrane plaska wstepnie napieta obwodowo, przeznaczony do pomiarów cisnienia lub sily, znamienny tym, ze jest wyposazony w element posredni najlepiej w postaci tulejki (5), umieszczony pomiedzy stozkiem rozpreznym (2) a wkretka (4), przy czym jego dlugosc (1) i wspólczynniki rozszerzalnosci liniowej sa tak dobrane, aby przy zmianie temperatury 9 wynikowe zmiany wymiarów poosiowych korpusu (3), stozka rozpreznego (2) i elementu posredniego (5) powodowaly rózne napiecia membrany (1), kompensujac temperaturowa zmiane charakterystyki czujnika.104 207 >s 4 r Z-A L21L L J Fig.t 8 6 ¦STY- M. •i£ M SCM V/////,V/.,/.: Fig. 3