RU2032157C1

RU2032157C1 - Pressure pickup

Info

Publication number: RU2032157C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Белоусов; В.В. Голод
Original assignee: Институт теоретической и прикладной механики СО РАН
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: active resistance strain gauges 3 are glued to the cylindric surface of flexible member 1 at 63°26' inclination to the generatrix of the cylinder and are arranged with respect to each other arbitrary. EFFECT: enhanced sensitivity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления газовых и жидких сред, например, в системах контроля газовых и нефтяных трубопроводов. The invention relates to instrumentation and can be used to measure the pressure of gas and liquid media, for example, in control systems for gas and oil pipelines.

Известен тензорезисторный датчик давления, содержащий упругий элемент в виде тонкостенного полого цилиндра с активными тензорезисторами, наклеенными вдоль образующей цилиндра, и со сферическим основанием чувствительного элемента [1]. Known strain gauge pressure sensor containing an elastic element in the form of a thin-walled hollow cylinder with active strain gauges glued along the generatrix of the cylinder, and with a spherical base of the sensing element [1].

Недостатком этого датчика является невысокая чувствительность. The disadvantage of this sensor is its low sensitivity.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является датчик давления, содержащий упругий элемент в виде цилиндра с наклеенными на наружной поверхности вдоль образующих цилиндра тензорезисторами [2]. The closest technical solution to the proposed one is a pressure sensor containing an elastic element in the form of a cylinder with strain gauges glued on the outer surface along the generatrix of the cylinder [2].

В датчиках данного типа не реализуется возможность максимального повышения чувствительности из-за нерационального расположения тензорезисторов, как активных, так и компенсационных. In sensors of this type, the possibility of maximizing the sensitivity due to the irrational arrangement of strain gages, both active and compensation, is not realized.

Задачей предлагаемого технического решения является максимальное повышение чувствительности датчика. The objective of the proposed technical solution is to maximize the sensitivity of the sensor.

Поставленная задача достигается тем, что активные тензорезисторы наклеены на цилиндрической поверхности упругого элемента под углом 62^о26' к образующей цилиндра и размещены относительно друг друга произвольно.The problem is achieved in that the active strain gauges are glued on the cylindrical surface of the elastic element at an angle of 62 ^about 26 'to the generatrix of the cylinder and are randomly placed relative to each other.

На чертеже представлена конструкция датчика. The drawing shows the design of the sensor.

Датчик содержит упругий элемент 1 в виде полого тонкостенного цилиндра, выполненного заодно с присоединительным резьбовым штуцером 2. На наружной цилиндрической поверхности полой части упругого элемента 1 наклеены, например, два активных тензорезистора 3 под углом 63^о26' к образующей цилиндра, при этом между собой тензорезисторы расположены произвольно. На сплошной донной части упругого элемента 1 наклеены компенсационные тензорезисторы 4 произвольной ориентации.The sensor contains an elastic element 1 in the form of a hollow thin-walled cylinder, made integral with the connecting threaded fitting 2. On the outer cylindrical surface of the hollow part of the elastic element 1 are glued, for example, two active strain gages 3 at an angle of 63 ^about 26 'to the cylinder generatrix, while strain gages are located arbitrarily. On the continuous bottom of the elastic element 1, compensation strain gauges 4 of arbitrary orientation are glued.

Тензорезисторы 3 и 4 электрически соединены в измерительный мост. Датчик защищен кожухом 5 с электрическим разъемом 6. Strain gages 3 and 4 are electrically connected to the measuring bridge. The sensor is protected by a casing 5 with an electrical connector 6.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

Давление среды Р подается в полость упругого элемента 1, и под его воздействием на поверхности цилиндра возникает напряженное состояние. Возникает осевое σ_о (вдоль образующей) и окружное σ_t (поперек образующей) напряжения. Для тонкостенного цилиндра справедливо выражение:
σ_o =

; σ_t =

где D - наружный диаметр цилиндра,
δ - толщина стенки,
Р - давление среды.The pressure of the medium P is supplied to the cavity of the elastic element 1, and under its influence a stress state arises on the surface of the cylinder. There is axial σ _о (along the generatrix) and circumferential stress σ _t (across the generatrix). For a thin-walled cylinder, the expression
σ _o =

; σ _t =

where D is the outer diameter of the cylinder,
δ is the wall thickness,
P is the pressure of the medium.

Векторная сумма напряжений на поверхности цилиндра (эквивалентное напряжение)
σ_экв =

=

а направление вектора эквивалентного напряжения к вектору осевого напряжения (образующей цилиндра) будет равно
α=arctg

= arctg2=63^°26′
Таким образом, тензорезисторы, наклеенные под расчетным углом к образующей цилиндра, будут испытывать напряжение в

раз больше, чем тензорезисторы, наклеенные вдоль образующей, как это выполнено в прототипе. Иными словами, при прочих равных условиях чувствительность датчика давления повышается в

раз по сравнению с известными.The vector sum of the stresses on the surface of the cylinder (equivalent stress)
σ _equiv =

=

and the direction of the equivalent stress vector to the axial stress vector (cylinder generatrix) will be
α = arctg

= arctg2 = 63 ^° 26 ′
Thus, strain gages glued at a design angle to the cylinder generatrix will experience stress in

times more than strain gages glued along the generatrix, as is done in the prototype. In other words, ceteris paribus, the sensitivity of the pressure sensor increases in

times compared to known ones.

Claims

A PRESSURE SENSOR containing an elastic element in the form of a hollow thin-walled cylinder made integral with the connecting fitting, and active and compensation strain gages glued to the outer surface of the cylinder, characterized in that the active strain gages are located at an angle of 63 ^o 26'K forming cylinder, this relative to each other are oriented arbitrarily.