SU1080040A1 - Устройство дл измерени давлени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее датчик давлени , в корпусе которого установлен выпукла  упруга  оболочка, полость которой сообщена с источником изме р емого давлени , упругую балочку с тензорезисторами, консольно зак/ f t t t репленную в корпусе и контактирующую свободным концом с вершиной упругой оболочки, и мостовую измерительную схему, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет снижени  нелинейности выходной характеристики,в датчике давлени  упруга  оболочка выполнена в виде сферы, в датчик введены четыре дополнительные идентичные консольные балочки с тензореэисторами, включенными в мостовую измерительную схему , при этом .свободные концы дополнительных балочек контактируют с упругой оболочкой в четырех точках, лежащих на концах двух взаимно перпендикул рных диаметров в плоскости центрального сечени , перпендикул рного оси симметрии упругой оболочки. 7

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, т.е. к датчикам давлени  с тензометрическими преобразовател ми. Датчик может быть использован дл  измерени  давлени  как высокотемпературного рабочего тела (расплав металлов, полимеров }f так и. давлени  рабочего тела при нормальной температуре.

Известны датчики давлени , содержащие последовательную цепь преобразователей: давление-сила - в виде упругой оболочки; сила-деформаци  в виде промежуточного упругого элемента; деформаци -электрическое сопротивление - в виде тензорезистора и электрическое сопротивление - напр жение вьходного электрического сигнала - в виде измерительной цепи Cl3..

В таких датчиках наличие промежуточного упругого элемента позвол ет изолировать тензорезистрры от непосредственного воздействи  высокотемпературного рабочего тела. Вместе с тем такой датчик имеет низкую точность измерени  вследствие большой нелинейности выходной характеристики .

Наиболее близким техническим i eшением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  давлени , содержащее корпус, в котором установлена выпукла  упруга  оболочка (мембрана), внутренн   полость которой соединена с измер емым давлением , консольные балочки, контактирующие с вершиной упругой оболочки, и измерительную схему С23.

Известна  оболочка вследствие существенного вли ни  зоны заделки не может обеспечить линейность показаний датчиков даже при размещении единственного упругого элекюнта с касанием к вершине полусферы. Вместе с тем применение нескольких упругих элементов в сочетании с оболочкой такой формл практически исключаетс , так как зоны их касани  еще больше приближаютс  к зоне ее заделки , увеличива  тем самым нелинейность преобразований сигнала. Это не позвол ет создать достаточную точность измерени  путем колшенса-ции погрешностей при соединении тензорезисторов всех самосто тельных цепей в общую измерительную схему.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет снижени  нелинейности выходной характеристики .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  давлени , содержащем датчик давлени , в корпусе которого устйновлена выпукла  упруга  оболочка, полость которой сообщена с источником измер емого давлени , упругую балочку

с тензорезисторами, консольно закрепленную в корпусе и контактирующую свободным концом с вершиной упругой оболочки, и мостовую измерительную схему, упруга  оболочка датчика давлени  выполнена в виде сферы , в датчик введены четыре дополнительные идентичные консольные балочки с тензорезисторами, включенными в мостовую измерительную схему при этом свободные концы дополнител ных балочек контактируют с упругой оболочкой в четырех точках, лежащих на концах двух взаимно перпендикул рных диаметров в плоскости центрального сечени , перпендикул рного оси симметрии упругой оболочки.

На фиг. 1 приведено устройство, вариант выполнени , разрез в вертикальной плоскости; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 размещена упруга  оболочка 2, выполненна  в форме полной сферы, усеченной диаметральной плоскостью впускного канала 3. Основание этой оболочки герметично соединено с пазами горловины 4 корпуса 1, образу  его рабочую полость 5 и камеру б. В этой камере в плоскости сечени  оболочки 2 по меридиану размещена верхн   упруга  балка 7, а в плоскости сечени  оболочки 2 по экватору симметрично относительно ее вертикальной оси - четыре боковые упругие балки 8. Все п ть балок имеют одинаковые геометрические размеры и выполнены из одного и того I же материала, с наименьшим изменением модул  упругости в диапазоне измер емых температур.

Упругую оболочку 2 и упругие балки 7 и 8 можно изготавливать из жаропрочной , стали типа ЭИ-572, у которой при нале нагреве (до модуль упругости Б снижаетс  интенсивно , что способствует повьнпению чувствительности этих элементов ( их деформаци  обратно пропорциональна МОДУЛЮ упругости t) , а при дальнейшем нагреве (до 500-600 °С /модуль упругости измен етс  незначительно, что компенсируетс  тензометрической схемой измерени .

Один конец бёшок 7 и 8 жестко закреплен в корпусе 1 датчика, а втрой упруго прижат контактом 9 к наружной поверхности упругой оболочки 2. С противоположных сторон упругих балок 7 и 8 в их корневой зоне на равном дл  всех балок рассто нии от места креплени  в корпусе 1 к их телу прикреплены тензорезисторы 10 с одинаковой электрической характеристикой , которые с помощью проводов включены в мостовую измерительную схему.

Датчик работает следующим образом .

Рабоча  среда через впускной ка нал 3 в горловине 4 корпуса 1 поступает в рабочую полость 5. Если упруга  оболочка 2 выполнена из металла с модулем упругости и исходной толщиной стенки сЛ в виде сферы с первоначальным радиусом R , то приращение давлени  4Р рабочего тела в рабочей полости 5 вызывает увеличение ее радиуса.на величину

йР К

dR

Ё, V

Перемещение К приводит к перемещению концов 7 и 8, вызывает изгибную деформацию - удлинение продольных волокон балок и жестко св занных с

ними тензорезисторов 10, установленных в корне балок на плече При этом изгибна  деформаци 

P(dRI fl

.max Е Ff, пnay;

где р (aR) - нагрузка от давлени ; EF - жесткость балки;

ti - толщина балки, будет наибольшей в корневой части

0

балки, I

Таким образом, использование

предложенного устройства позвол ет повысить точность измерени  за счет ут еньиени  нелинейности выходной

5 характеристики.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее датчик давления, в корпусе которого установлена выпуклая упругая оболочка, полость которой сообщена с источником измеряемого давления, упругую балочку с тензорезисторами, консольно закрепленную в корпусе и контактирующую свободным концом с вершиной упругой оболочки, и мостовую измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет снижения нелинейности выходной характеристики,'в датчике давления упругая оболочка выполнена в виде сферы, в датчик введены четыре дополнительные идентичные консольные балочки с тензорезисторами, включенными в мостовую измерительную схему, при этом .свободные концы дополнительных балочек контактируют с · упругой оболочкой в четырех точках, лежащих на концах двух взаимно перпендикулярных диаметров в плоскости центрального сечения, перпендикулярного оси симметрии упругой оболочки.