RU1905U1

RU1905U1 - PRESSURE SENSOR

Info

Publication number: RU1905U1
Application number: RU94017298/28U
Authority: RU
Inventors: А.П. Бобряков; Г.Ф. Бобров; В.Г. Грибанов
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1996-03-16

Abstract

1. ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус и помещенный внутри него чувствительный элемент из материала, чувствительного к давлению, отличающийся тем, что материал произвольно уложен в путаный пористый клубок.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в качестве чувствительного к давлению материала использована константановая, покрытая шелковой изоляцией проволока.1. PRESSURE SENSOR, comprising a housing and a sensing element made of pressure-sensitive material placed inside it, characterized in that the material is arbitrarily laid in a tangled porous ball. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that a constantan wire coated with silk insulation is used as a pressure-sensitive material.

Description

ДАТЧЖ ДАВЛЕНИЯPRESSURE SENSOR

Полезная модель относится к технике измерения давления в жидких средах и может быть использована при измерении высоких гидростатических давлений, как кратковременных, так и непрерывно изменяющихся во времени. Может найти применение в приборостроении.The utility model relates to techniques for measuring pressure in liquid media and can be used to measure high hydrostatic pressures, both short-term and continuously changing in time. May find application in instrumentation.

Известен датчик давления, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде плоской спирали из манганинового провода, армированный слоем полимеризующейся пластмассы, имеющем форму цилиедра (а.с. N 402770 кл. МКИ GOIL9/04). Однако, в известном датчике давление на манганиновый провод Передается через слой полимеризующейся пластмассы, в связи с чем результаты измерений зависят от деформационных свойств слоя пластмассы.A known pressure sensor containing a sensing element, made in the form of a flat spiral of manganin wire, reinforced with a layer of polymerizable plastic having the shape of a cylinder (A.S. N 402770 class MKI GOIL9 / 04). However, in the known sensor pressure on the manganin wire is transmitted through a layer of polymerizable plastic, and therefore the measurement results depend on the deformation properties of the plastic layer.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является датчик, описанный в книге К.Врэдли Применение техники высоких давлений при исследовании твердого тела. - Из-во Мир, 1972 г. С.61-62. Датчик содержит герметичный полый корпус и внутри него безиндуктивно навитую катушку из тонкой манганиновой проволоки, покрытой шелковой изоляцией. Во время работы датчика полость корпуса заполняется рабочей жидкостью, при этом манганиновый провод непосредственно контактирует с ней. Изменение давления жидкости влечет за собой изменение электрического сопротивления провода.The closest analogue in technical essence to the proposed one is the sensor described in the book by C. Wradley. The use of high pressure techniques in the study of solids. - Because of the World, 1972 S. 61-62. The sensor contains a sealed hollow body and inside of it a non-inductively wound coil of thin manganin wire coated with silk insulation. During the operation of the sensor, the housing cavity is filled with a working fluid, while the manganin wire directly contacts it. A change in fluid pressure entails a change in the electrical resistance of the wire.

Недостатком известного датчика является то, что безиадуктивная навивка технологически сложна и, кроме этого проявляется нелине Йность показаний во-первых, за счет взаимного механического влияния витков провода и во-вторых, за счет того, что при плотной намотке затруднено проникновение жидкости во внутреннюю часть катушки и, вследствие этого, давление неравномерно распределяется по поверхности провода.A disadvantage of the known sensor is that non-directive winding is technologically complicated and, in addition, non-linearity of the readings is manifested, firstly, due to the mutual mechanical influence of the turns of the wire and secondly, due to the fact that when tightly wound, the penetration of liquid into the inner part of the coil is difficult and, as a result, the pressure is unevenly distributed over the surface of the wire.

Техническая задача, решаемая в предлагаемой полезной модели, заключается в упрощении конструкции чувствительного элемента и повышении линейности показаний.The technical problem solved in the proposed utility model is to simplify the design of the sensitive element and increase the linearity of the readings.

Поставленная задача решается тем, что чувствительный элемент датчика давления, содержащий герметичный полый корпус с выведенными наружу концами константанового провода, выполнен в виде произвольно уложенного пористого путаниого клубка этого провода.The problem is solved in that the sensitive element of the pressure sensor, containing a sealed hollow body with the ends of the constantan wire brought out, is made in the form of an arbitrarily laid porous tangled ball of this wire.

Таким образом, признаком, отличающим предлагаемое устройство от прототипа, является чувствительный элемент, выполненный в виде пористой конструкции, представляющей собой константановый провод в шелковой изоляции, произвольно уложенный в виде пористого клубка. Авторам неизвестны технические решения того же назначения, которые содержат указанный признак. Предлагаемая конструкция чрезвычайно проста в изготовлении: отрезок константанового провода определенной длины (длина должна быть такой, чтобы выполнялось условие равновесия измерительного моста, в одно из плеч которого включается чувствительный элемент) произвольно укладывается, например, вручную, принимая вид пористого путаного клубка. При работе датчику-под давлением исследуемая жидкость может беспрепятственно достигать любого элементарногоThus, a feature that distinguishes the proposed device from the prototype is a sensitive element made in the form of a porous structure, which is a constantan wire in silk insulation, arbitrarily laid in the form of a porous ball. The authors are not aware of technical solutions of the same purpose that contain the indicated feature. The proposed design is extremely simple to manufacture: a segment of a constantan wire of a certain length (the length must be such that the condition of the equilibrium of the measuring bridge is satisfied, one of the shoulders of which includes a sensing element) is arbitrarily laid, for example, manually, taking the form of a porous tangled ball. When working with a pressure sensor, the fluid under investigation can easily reach any elementary

участка поверхности провода как снаружи клубка, так и внутри него. Механическое влияние витков провода друг на друга исключается. В результате, при измерении давлений свьше 500 Ша, не наблюдается нелинейность, а значит, повьшается точность измерений.a portion of the surface of the wire both outside the coil and inside it. The mechanical effect of the turns of wire on each other is excluded. As a result, when measuring pressures above 500 Sha, non-linearity is not observed, which means that the accuracy of measurements increases.

На фиг .1 изображен датчик давления, общий вид; на фиг.2 градуировочная зависимость выходного напряжения измерительной схемы от давления.In Fig. 1 shows a pressure sensor, General view; figure 2 calibration dependence of the output voltage of the measuring circuit from pressure.

Датчик содержит корпус I с крьшкой Е, имеющей с корпусом I резьбовое соединение. Крьшка 2 имеет сквозное осевое отверстие. Мелсду корпусом и крышкой находится уплотнение 3. В отверстие крышки 2 помещается заглушка 4, имеющая с ней резьбовое соединение, а между ними находится уплотнение 5. Вн5три корпуса расположен чувствительный элемент 6, концы которого через уплотнительное устройство 7 выведены наружу. В нижней части корпуса I имеется резьбовой штуцер 8.The sensor comprises a housing I with a cover E having a threaded connection with the housing I. The hook 2 has a through axial hole. A seal 3 is located in the housing and the lid. A plug 4 is placed in the opening of the cover 2, having a threaded connection with it, and a seal 5 is located between them. Inside the casing there is a sensing element 6, the ends of which are led out through the sealing device 7. In the lower part of the housing I there is a threaded fitting 8.

Датчик работает следующим образом. При помощи штуцера 8 датчик закрепляется на сосуде, в который поступает рабочая жи,цкость. Полость корпуса I заполняется этой жидкостью до появления ее в отверстии крышки 2. Сначала производят градуировку датчика давления. Для этого вместо заглушки 4 в отверстие крышки 2 вворачивают образцовый манометр с необходимым диапазоном измерений, а концы чувствительного элемента 6 подключают к измерителъному мосту. В качестве компенсационных сопротивлений 9 измерительного моста можно использовать фольговые тензорезисторы, которые с целью термокомпенсации наклеиваются на металлическую пластину. Сопротивление всех плеч моста выбирают в пределах IOO-2QO Ом. Выводы измерительного моста подключают к тензоусилителю. Для градуировки датчика равными .ступенями повьшают давление рабочей жидкости и одновременно снимают показания с манометра и тензоусилителя. После окончания градуировки давлениеThe sensor operates as follows. Using the nozzle 8, the sensor is fixed on the vessel into which the working knife enters, sharpness. The cavity of the housing I is filled with this fluid until it appears in the opening of the cover 2. First, the pressure sensor is calibrated. To do this, instead of the plug 4, an exemplary pressure gauge with the required measuring range is screwed into the opening of the cover 2, and the ends of the sensing element 6 are connected to the measuring bridge. As compensation resistance 9 of the measuring bridge, you can use foil strain gauges, which are glued to a metal plate for the purpose of thermal compensation. The resistance of all the shoulders of the bridge is chosen within IOO-2QO Ohms. The conclusions of the measuring bridge are connected to a strain gauge. To calibrate the sensor in equal steps, increase the pressure of the working fluid and at the same time take readings from the pressure gauge and strain gauge. After graduation, pressure

снижают до нуля, убирают манометр и на его место ставят заглушку 4.reduce to zero, remove the pressure gauge and put a cap 4 in its place.

При проведении опытов в ИГД СО РАН был изготовлен датчик с чувствительным элементом из отрезка константановой проволоки, покрытый шелковой изоляцией длиной 7 м, диаметром 0,15 мм сопротивлением Я 200 Ом. Отрезок провода обжимали вручную до предания ему формы клубка. Полученный клубок, диаметром приблизительно равным 20 мм имел вес I,3 г и коэффициент пористости П 0,97. Чувствительный элемент б помещали внутрь корпуса I,When conducting experiments at the IGD SB RAS, a sensor was made with a sensitive element from a section of constantan wire, covered with silk insulation 7 m long, 0.15 mm in diameter with a resistance of 200 Ohm. A piece of wire was crimped manually until the shape of the ball was given to him. The resulting coil, with a diameter of approximately 20 mm, had a weight of I, 3 g and a porosity coefficient of P 0.97. The sensor element b was placed inside the housing I,

а концы выводили наружу через уплотнительное устройство 7 иand the ends out through the sealing device 7 and

подключали к измерительному мосту. В качестве компесационныхconnected to the measuring bridge. As competency

сопротивлений 9, включенных в плечи моста, применяли стандартные тензорезисторы типа ЕшКПА.resistance 9 included in the shoulders of the bridge, used standard strain gauges such as EshKPA.

На фиг.2 приведена градуировочная зависимость напряжения на выходе измерительной схемы от приложенного давления. Из графика ввдно, что эта зависимость линейна для давления свыше 500 Mlla.Figure 2 shows the calibration dependence of the voltage at the output of the measuring circuit from the applied pressure. From the graph it is clear that this dependence is linear for pressures above 500 Mlla.

Claims

1. PRESSURE SENSOR, comprising a housing and a sensing element made of pressure-sensitive material placed inside it, characterized in that the material is arbitrarily laid in a tangled porous ball.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the constantan wire coated with silk insulation is used as a pressure sensitive material.