RU2660621C1 - Vibration frequency gauge of absolute pressure - Google Patents
Vibration frequency gauge of absolute pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660621C1 RU2660621C1 RU2017132223A RU2017132223A RU2660621C1 RU 2660621 C1 RU2660621 C1 RU 2660621C1 RU 2017132223 A RU2017132223 A RU 2017132223A RU 2017132223 A RU2017132223 A RU 2017132223A RU 2660621 C1 RU2660621 C1 RU 2660621C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- resonator
- axis
- symmetry
- vibration frequency
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения давления разрежения.The invention relates to the field of measuring equipment, and in particular to devices for measuring vacuum pressure.
Известен частотный датчик давления [а.с. СССР №1675705, МПК5 G01L 11/00, опубликовано 07.09.1991 г.], содержащий корпус, внутри которого расположены воспринимающий элемент, виброчастотный элемент и постоянные магниты, внутренний объем корпуса герметизирован. Воспринимающий элемент выполнен в виде мембраны с установленными на ней стойками, между которыми закреплен виброчастотный элемент - измерительная струна. Введены две дополнительные стойки, между которыми закреплена дополнительная опорная струна. Место закрепления измерительной и опорной струн выполнено путем спаивания металлических струн в стекле с втулками, выполненными из материала с малым температурным коэффициентом линейного расширения.Known frequency pressure sensor [and.with. USSR No. 1675705, IPC 5
Указанный частотный датчик давления обладает повышенной погрешностью преобразования за счет заделки струны в стойках при помощи стеклометаллических соединений, при которых возникает гистерезис девиации частоты выходного сигнала, что приводит к снижению точности преобразования.The specified frequency pressure sensor has an increased conversion error due to embedment of the strings in the stands using glass-metal compounds, in which there is a hysteresis of the frequency deviation of the output signal, which reduces the accuracy of the conversion.
Известен датчик давления с частотным выходом [п. РФ №2026540, МПК6 G01L 11/00, опубликован 09.01.1995 г.], содержащий корпус, внутри которого расположены воспринимающий элемент, виброчастотный элемент, содержащий резонатор прямоугольного сечения, и система возбуждения и съема колебаний; внутренний объем корпуса герметизирован. Воспринимающий элемент выполнен в виде плоских идентичных мембран. Резонатор жестко соединен с центрами мембран, имеющих одинаковые характеристики. Корпус мембраны и резонатор выполнены за одно целое из единой металлической заготовки.Known pressure sensor with frequency output [p. RF №2026540, IPC 6
Недостатком приведенной конструкции виброчастотного элемента является пониженная чувствительность за счет отсутствия дополнительных масс, соединенных с резонатором, в результате чего часть энергии механических колебаний резонатора передается сопрягаемым мембранам в виду их малой массы и жесткости.The disadvantage of the design of the vibration frequency element is the reduced sensitivity due to the absence of additional masses connected to the resonator, as a result of which part of the energy of the mechanical vibrations of the resonator is transferred to the mating membranes due to their low mass and rigidity.
Известен частотный датчик давления [а.с. СССР №666446, МПК2 G01L 1/10, G01L 11/00, опубликовано 05.06.1979 г.], содержащий крышку со штуцером, закрывающую корпус, внутри которого расположены воспринимающий элемент, виброчастотный элемент, содержащий опорное основание, резонатор прямоугольного сечения и силопередающий шток, передающий усилие от воспринимающего элемента, и электромагнитная система возбуждения и съема колебаний, состоящая из электромагнита-возбудителя и электромагнита-адаптера и взаимодействующая с контактной колодкой с установленными в ней токовыводами. С целью повышения надежности работы при измерении высоких давлений воспринимающий элемент выполнен в виде эластичной мембраны с цилиндрическим выступом в центральной ее части, обращенным в сторону камеры давления, а отношение диаметра выступа к диаметру отверстия втулки составляет D/d=1,1/1,5, где D - диаметр выступа, d - диаметр отверстия втулки. Мембрана выполнена в виде опрокинутого стакана, на дне центральной части которого сформирован выступ, предотвращающий чрезмерный прогиб мембраны и как следствие ее разрушение.Known frequency pressure sensor [and.with. USSR No. 666446, IPC 2
Недостатком известного устройства является снижение чувствительности к воздействующему давлению за счет выполнения мембраны в виде опрокинутого стакана, в значительной степени увеличивающее жесткость мембраны за счет образования жесткого центра. Также к снижению чувствительности ведет увеличенная жесткость подвесов резонатора за счет использования в конструкции рычагов.A disadvantage of the known device is the decrease in sensitivity to the acting pressure due to the implementation of the membrane in the form of an overturned glass, which significantly increases the rigidity of the membrane due to the formation of a rigid center. Also, increased rigidity of the resonator suspensions due to the use of levers in the design leads to a decrease in sensitivity.
Данный частотный датчик давления принимается за прототип как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому.This frequency pressure sensor is taken as a prototype as the closest in technical essence to the claimed.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение чувствительности и точности преобразования.The problem to which the invention is directed, is to increase the sensitivity and accuracy of conversion.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности преобразования и увеличении чувствительности при сохранении габаритных характеристик и заданного уровня надежности за счет расположения резонатора виброчастотного элемента перпендикулярно и соосно плоскости диафрагмы, выполненной в виде плоской мембраны, а также за счет введения в конструкцию виброчастотного элемента акустической развязки в виде микропазов, предназначенной для снижения потерь энергии механических колебаний резонатора в результате контакта с корпусом датчика.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the conversion accuracy and increase sensitivity while maintaining overall characteristics and a given level of reliability due to the location of the resonator of the vibrating frequency element perpendicularly and coaxially to the plane of the diaphragm made in the form of a flat membrane, and also due to the introduction of design of a vibration frequency acoustic decoupling element in the form of micro-grooves designed to reduce mechanical energy losses cavity oscillations as a result of contact with the sensor housing.
Указанный технический результат достигается тем, что вибрационный датчик абсолютного давления содержит крышку со штуцером, закрывающую корпус, внутри которого расположены воспринимающий элемент, виброчастотный элемент, содержащий опорное основание, резонатор прямоугольного сечения и силопередающий шток, передающий усилие от воспринимающего элемента, и электромагнитная система возбуждения и съема колебаний, состоящая из электромагнита-возбудителя и электромагнита-адаптера и взаимодействующая с контактной колодкой с установленными в ней токовыводами, внутренний объем корпуса герметизирован, согласно изобретению, ось симметрии виброчастотного элемента совпадает с осью симметрии резонатора, в осевом направлении заключенного между двумя дополнительными массами, выполненного с ними за единое целое и сопряженного с опорным основанием через упругие балочные подвесы, отделенным через акустическую развязку от секторов, обеспечивающих совмещение виброчастотного элемента относительно корпуса и воспринимающего элемента, при этом воспринимающий элемент выполнен в виде диафрагмы, установленной в корпусе при помощи прижима так, что ось вращения диафрагмы совпадает с осью симметрии резонатора, причем внутренний объем корпуса вакуумирован.The specified technical result is achieved by the fact that the vibration absolute pressure sensor contains a cover with a fitting that closes the housing, inside of which there is a receiving element, a vibration frequency element containing a support base, a rectangular cavity and a power transmitting rod transmitting force from the receiving element, and an electromagnetic excitation system and oscillation removal, consisting of an electromagnet exciter and an electromagnet adapter and interacting with a terminal block with an installed and in it with current leads, the internal volume of the housing is sealed, according to the invention, the axis of symmetry of the vibrating frequency element coincides with the axis of symmetry of the resonator, axially enclosed between two additional masses, made with them in a single unit and interfaced with the support base through elastic beam suspensions separated through acoustic isolation from sectors providing the combination of the vibrating element relative to the housing and the receiving element, while the receiving element is made in e diaphragm mounted in the housing by means of a clip so that the rotational axis of the aperture coincides with the symmetry axis of the resonator, wherein the housing interior volume is evacuated.
Выполнение вибрационного датчика абсолютного давления в виде виброчастотного элемента, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии резонатора в осевом направлении, заключенного между двумя дополнительными массами, выполненного с ними за единое целое и сопряженного с опорным основанием через упругие балочные подвесы, отделенным через акустическую развязку от секторов, обеспечивающих совмещение виброчастотного элемента относительно корпуса и воспринимающего элемента, при этом воспринимающий элемент выполнен в виде диафрагмы, установленной в корпусе при помощи прижима так, что ось вращения диафрагмы совпадает с осью симметрии резонатора, причем внутренний объем корпуса вакуумирован, позволяет увеличить чувствительности при увеличении уровня надежности и сохранении габаритных характеристик.The implementation of the vibration absolute pressure sensor in the form of a vibratory frequency element, the axis of symmetry of which coincides with the axis of symmetry of the resonator in the axial direction, enclosed between two additional masses, made with them as a whole and mated with the supporting base through elastic beam suspensions, separated through acoustic isolation from the sectors providing a combination of the vibrating element relative to the housing and the receiving element, while the receiving element is made in the form of a diaphragm, installed in the housing by means of a clamp so that the axis of rotation of the diaphragm coincides with the axis of symmetry of the resonator, and the internal volume of the housing is evacuated, it allows to increase the sensitivity while increasing the level of reliability and maintaining overall characteristics.
Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».The presence in the claimed invention features that distinguish it from the prototype, allows us to consider it appropriate to the condition of "novelty."
Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features that contain a distinctive part of the claims are not identified in technical solutions for a similar purpose, on this basis we can conclude that the claimed invention meets the condition of "inventive step".
Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
на фиг. 1 представлен продольный разрез виброчастотного датчика абсолютного давления,in FIG. 1 shows a longitudinal section of a vibration frequency absolute pressure sensor,
на фиг. 2 - конструкция виброчастотного элемента.in FIG. 2 - design of the vibratory frequency element.
Виброчастотный датчик абсолютного давления содержит крышку 1 со штуцером 2, закрывающую корпус 3.Vibrational absolute pressure sensor contains a
Внутри корпуса 3 расположены воспринимающий элемент 4, виброчастотный элемент 5 и электромагнитная система возбуждения и съема колебаний.Inside the
Воспринимающий элемент 4 выполнен в виде диафрагмы, установленной под крышкой 1 в корпусе 3 при помощи прижима 6. (фиг. 1)The
Виброчастотный элемент 5 состоит из опорного основания 7, отделенного акустической развязкой 8 от секторов 9, обеспечивающих точное совмещение виброчастотного элемента 5 относительно корпуса 3 и воспринимающего элемента 4, резонатора 10 прямоугольного сечения и силопередающего штока 11, передающего усилие от воспринимающего элемента 4. Ось симметрии резонатора 10 совпадает с осью симметрии виброчастотного элемента 5. Резонатор 10 в осевом направлении заключен между двумя плоскопараллельными упругими подвесами 12, каждый из которых состоит из расположенной на оси симметрии подвеса 12 дополнительной массы 13 в виде недеформируемого объема и не менее двух противолежащих относительно оси симметрии виброчастотного элемента 5 балок 14, сформированных таким образом, что один конец сопряжен с опорным основанием 7, а другой - с дополнительной массой 13 (фиг. 2).The
Электромагнитная система возбуждения и съема колебаний содержит электромагнит-возбудитель 15 и электромагнит-адаптер 16, установленные на кронштейне 17. Для обеспечения электрической связи электромагнитная система возбуждения и съема колебаний взаимодействует с вмонтированной в корпус 3 колодкой 18, в которой установлены токовыводы 19, электрически изолированные друг от друга и от колодки 18.The electromagnetic system of excitation and removal of vibrations contains an electromagnet exciter 15 and an
В корпусе 3 выполнен штуцер 20 для откачки газов.In the
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Внутренний объем датчика герметизируется при помощи штуцера 20 для откачки газов, при этом диафрагма 4 под действием атмосферного давления перемещается до посадки на корпус 3, тем самым нагружая резонатор 10. При создании давления в принимающей полости датчика, равного номинальному, диафрагма 4 отходит от корпуса 3 под действием сил упругих подвесов 12, изменяя силу нагружения резонатора 10 пропорционально величине преобразуемого давления. С изменением силы нагружения резонатора 10 происходит пропорциональное величине преобразуемого давления изменение частоты его собственных колебаний, регистрируемое электромагнитной системой. Таким образом, происходит преобразование изменения давления в девиацию частоты выходного сигнала.The internal volume of the sensor is sealed using a
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для измерительной техники, а именно для устройств измерения давления разрежения;- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for measuring equipment, namely, devices for measuring pressure rarefaction;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;- for the claimed device in the form as it is described in the independent claim, the possibility of its implementation is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить повышение точности преобразования.- a tool embodying the claimed invention in the implementation, is able to provide increased accuracy of the conversion.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132223A RU2660621C1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Vibration frequency gauge of absolute pressure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017132223A RU2660621C1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Vibration frequency gauge of absolute pressure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2660621C1 true RU2660621C1 (en) | 2018-07-06 |
Family
ID=62815346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017132223A RU2660621C1 (en) | 2017-09-14 | 2017-09-14 | Vibration frequency gauge of absolute pressure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2660621C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU666446A2 (en) * | 1977-10-03 | 1979-06-05 | Предприятие П/Я А-7451 | Frequency-output pressure pick-up |
SU1675705A1 (en) * | 1989-09-04 | 1991-09-07 | Предприятие П/Я А-1891 | Oscillatory-type pressure transducer |
RU2026540C1 (en) * | 1991-07-09 | 1995-01-09 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Pressure gauge |
US8015881B2 (en) * | 2008-03-25 | 2011-09-13 | Epson Toyocom Corporation | Pressure sensor |
-
2017
- 2017-09-14 RU RU2017132223A patent/RU2660621C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU666446A2 (en) * | 1977-10-03 | 1979-06-05 | Предприятие П/Я А-7451 | Frequency-output pressure pick-up |
SU1675705A1 (en) * | 1989-09-04 | 1991-09-07 | Предприятие П/Я А-1891 | Oscillatory-type pressure transducer |
RU2026540C1 (en) * | 1991-07-09 | 1995-01-09 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики | Pressure gauge |
US8015881B2 (en) * | 2008-03-25 | 2011-09-13 | Epson Toyocom Corporation | Pressure sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4922745A (en) | Fluid transducer | |
KR100731821B1 (en) | Gyroscopic sensor | |
US7779700B2 (en) | Pressure sensor | |
US4098133A (en) | Vibrating diaphragm fluid pressure sensor device | |
US9476710B2 (en) | Axially symmetric Coriolis vibratory gyroscope (variants) | |
RU2511629C2 (en) | Method and device for pressure measurement with use of filling pipe | |
EP2359115A1 (en) | Method and apparatus for pressure measurement using quartz crystal | |
KR20030097874A (en) | Accelerometer strain relief structure | |
US2800796A (en) | Pressure measuring device | |
US3529470A (en) | Force-transducers | |
JP2008232886A (en) | Pressure sensor | |
US5969257A (en) | Pressure measuring membrane with resonant element vibrating orthogonal to membrane movement | |
NO152713B (en) | PRESSURE MEASURER USING VIBRERABLE TRAAD | |
RU2660621C1 (en) | Vibration frequency gauge of absolute pressure | |
US10697844B2 (en) | Compact pressure transducer | |
GB1228401A (en) | ||
US20080257035A1 (en) | Apparatus for Determining and/or Monitoring at Least One Process Variable | |
CN109461728B (en) | Sealed cavity in packaged electronic clock generator | |
US20210348923A1 (en) | Gyroscope | |
RU2309435C1 (en) | Piezo-electric bending transformer with controllable resonance frequency | |
RU2518379C1 (en) | Vibratory vacuum microgyroscope | |
CA1106639A (en) | Vibrating diaphragm fluid pressure sensor device | |
RU2051348C1 (en) | Differential frequency pressure transducer | |
SU951754A1 (en) | Ultrasonic piezoelectric force pickup | |
SU1560997A1 (en) | Transducer with frequency output signal |