RU1778570C

RU1778570C - Resistance strain gauge pressure pickup

Info

Publication number: RU1778570C
Application number: SU904882268A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Хусаинов; Евгений Константинович Морозовский; Владимир Федорович Семенюк; Анатолий Иванович Кравченко; Халида Абдуловна Жмуйда
Original assignee: Одесский Политехнический Институт
Priority date: 1990-11-11
Filing date: 1990-11-11
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Использование: изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени избыточных давлений с высокой точностью, Сущность изобретени заключаетс в том, что упругий элемент датчика выполнен трубчатым и включает корпусную часть и центральную в виде тонкой цилиндрической оболочки, сопр женную двум кольцевыми коническими перемычками сонаправленной конусности с кольцевыми элементами с размещенными на них тензорезисторами. 1 ил.Usage: the invention relates to measuring technique and can be used to measure gauge pressures with high accuracy. The invention consists in the fact that the elastic element of the sensor is tubular and includes a housing and a central part in the form of a thin cylindrical shell, paired with two annular conical bridges with directional taper with ring elements with strain gauges placed on them. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени с высокой точностью избыточных давлений.The invention relates to measuring technique and can be used to determine overpressures with high accuracy.

Известен тензорезисторный датчик силы , содержащий пластинку, выполненную за одно целое с расположенными по обе стороны от нее столбиками, размещенными по концентрическим окружност м и соединенными с подрезисторными кольцами, на которых навиты тензорезисторы, причем в месте соединени столбиков и подрези- сторных колец выполнены выборки материала .Known is a strain gauge force sensor containing a plate made in one piece with columns located on both sides of it, arranged in concentric circles and connected to resistor rings on which strain gauges are wound, and material samples are made at the junction of the columns and subsistor rings. .

Недостатками такой конструкции вл етс сложность, низка технологичность, невозможность использовани дл измерени давлени ,The disadvantages of this design are complexity, low manufacturability, the inability to use for measuring pressure,

Известен датчик давлени , содержащий теплопроводный корпус, жестко скрепленные с ним подвод щие трубопроводы и чувствительный элемент, один конец которого жестко соединен с подвод щим трубопроводом , а другой соединен с трубопроводом с помощью сильфона. При этом трубчатый A pressure sensor is known which comprises a heat-conducting body, supply pipes which are rigidly fastened to it and a sensing element, one end of which is rigidly connected to the supply pipe and the other connected to the pipe by means of a bellows. At the same time tubular

чувствительный элемент выполнен с тонкостенным рабочим и толстостенным компенсационным участками.the sensitive element is made with thin-walled working and thick-walled compensation sections.

К недостаткам такой конструкции следует отнести сложность, многодетальность, низкий выходной сигнал и необходимость специальных средств термокомпенсации, св занные с невозможностью реализации измерительной мостовой схемы с четырьм активными тензорезисторами, а также низкую точность измерени .The disadvantages of this design include the complexity, multi-componentry, low output signal and the need for special means of thermal compensation associated with the inability to implement a measuring bridge circuit with four active strain gauges, as well as low measurement accuracy.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Цель достигаетс тем, что трубчатый чувствительный элемент с утоненной центральной частью снабжен двум кольцевыми элементами, размещенными коаксиально с трубчатым чувствительным элементом и расположенными с двух сторон от центра утоненной части, причем один из идентичных торцов каждого из элементов св зан кольцевыми перемычками с утоненной частью трубчатого чувствительного элемента, а тензорезисторы установлены на внешней поверхности кольцевых элементов, приThe goal is achieved in that the tubular sensing element with a thinned central part is provided with two annular elements arranged coaxially with the tubular sensing element and located on both sides of the center of the thinned part, one of the identical ends of each of the elements being connected by annular bridges with the thinned part of the tubular sensitive element, and strain gages are installed on the outer surface of the ring elements, with

ЈЈ

VI Х|VI X |

00 СЛ VI О00 SL VI O

этом внутренние поверхности кольцевых элементов выполнены коническими и ориентированы в одну сторону.this inner surface of the ring elements are made conical and oriented in one direction.

Конструкци датчика представлена на чертеже.The design of the sensor is shown in the drawing.

Упругий элемент1 датчика, будучи цельным , включает в себ следующие условно- составные части: корпусную часть 1 с подвод щим и отвод щим штуцерами, центральную трубчатую часть 2 с кольцевыми перемычками 3 и 4, соедин ющими центральную часть 2 с кольцевыми элементами 5 и б, на внешних цилиндрических поверхност х которых размещены тензорезисто- ры 7-10. От внешней среды рабоча зона тензорезисторов защищена корпусом 11 и крышкой 12 и герметизируетс уплотнени ми 13.The elastic element 1 of the sensor, being one-piece, includes the following conditionally component parts: body part 1 with inlet and outlet fittings, a central tubular part 2 with annular bridges 3 and 4 connecting the central part 2 with annular elements 5 and b, on the external cylindrical surfaces of which the strain gages 7-10 are placed. From the external environment, the working area of the strain gages is protected by a housing 11 and a cover 12 and is sealed by seals 13.

Поскольку напр женно-деформированное состо ние упругого элемента осесим- метричное, дл анализа работы датчика можно рассмотреть плоскую задачу в меридиональном сечении, представленном на чертеже. При подаче давлени Р во внутреннюю полость упругого элемента на центральную часть 2 будет действовать сила F2. вызывающа деформацию центральной части со смещением стенки в радиальном направлении , что обеспечивает поворот кольцевых перемычек в противоположных направлени х, показанных на чертеже. Под действием этого силового фактора меридиональное сечение кольцевых перемычек и кольцевых элементов повернетс на угол р относительно точки 0. При этом радиальные перемещени в зоне размещени тензорезисторов определ етс следующим образом:Since the stress-strain state of the elastic element is axisymmetric, to analyze the operation of the sensor, we can consider the planar problem in the meridional section shown in the drawing. When pressure P is applied to the inner cavity of the elastic element, a force F2 will act on the central part 2. causing deformation of the central part with the wall shifting in the radial direction, which allows the annular bridges to rotate in opposite directions shown in the drawing. Under the influence of this force factor, the meridional cross section of the annular jumpers and ring elements will rotate by an angle p relative to point 0. Moreover, the radial displacements in the area of the strain gauge are determined as follows:

U) y)-X,, где 7. 8. 9. 10,U) y) -X ,, where 7. 8. 9. 10,

а тангенциальна составл юща в этой зоне будет равнаand the tangential component in this zone will be equal to

Јj Uj/Rj.Јj Uj / Rj.

где Xj. RJ - соответственно абсцисса и ордината (радиус размещени ) j-ro тензорези- стора.where is xj. RJ is the abscissa and ordinate (radius of placement) of the j-ro strain gauge, respectively.

Поскольку поворот кольцевых элементов происходит в противоположных направлени х , тензорезисторы 7 и 8 испытывают приращение деформации раст жени , а тензорезисторы 9 и 10 - сжати . Это позвол ет реализовать измерительную мостовую схему с четырьм активными тензорезисто- рами и обеспечить высокий коэффициент передачи датчика (мВ/В), определ емый зависимостьюSince the ring elements rotate in opposite directions, the strain gages 7 and 8 experience a tensile strain increment, and the strain gages 9 and 10 experience compression. This makes it possible to implement a measuring bridge circuit with four active strain gages and provide a high transmittance of the sensor (mV / V), determined by the dependence

К 2505 Icjl ,K 2505 Icjl,

где S - коэффициент тензочувствительности материала тензорезисторов.where S is the coefficient of strain sensitivity of the material of the strain gauges.

Claims

The claims

A strain gauge pressure sensor comprising a cover, a housing with inlet and outlet fittings located on the same axis, between which are coaxial with them

a tubular sensing element with strain gauges is installed, the central part of the tubular sensing element being thinned, characterized in that, in order to increase

accuracy of measurement, it is equipped with two annular elements placed coaxially with the tubular sensing element and located on two sides from the center of the thinned part, one of

identical ends of each element are connected by annular bridges with a thinned part of the tubular sensing element, and strain gauges are mounted on the outer surface of the annular elements, while the inner surfaces of the annular elements are conical and oriented in one direction.

X

/ y x I x / / / / / /

/ 2

L

at j z

/ / / /

Ifff

MM

Mil

YU