SU1413451A1

SU1413451A1 - Strain-gauge pressure transducer

Info

Publication number: SU1413451A1
Application number: SU864095421A
Authority: SU
Inventors: Валерий Анатольевич Васильев
Original assignee: Пензенский Политехнический Институт
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1988-07-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и м.б. использовано дл измерени быстропеременных давлений жидких и газообразных сред. Цель изобретени - повышение точности, уменьшение габаритов и унификаци устр-ва. Измер емое давление восприни- маетс мембраной 2, контактирующей через силопередающую подушку 3 с тен- зомодулем 4, представл ющим собой упт ругий элемент с тензорезисторами. Выполнение тензомодул 4 в виде таблетки с отверстием в центре обеспечивает нахождение всех тензорезисторов, размещенных на ее плоских гран х, в зонах равных т-р. На двух лараллель- ньгх гран х таблетки сформировано по одному тензорезистору пр молинейной формы перпендикул рно продольной оси. gThe invention relates to the measurement technique and m. used to measure the rapidly varying pressures of liquid and gaseous media. The purpose of the invention is to improve the accuracy, reduce the size and unification of the device. The measured pressure is sensed by the membrane 2, which, through the force-transmitting pad 3, is in contact with the ten-module 4, which is an up-thru element with resistance strain gages. The execution of the tensorodule 4 in the form of a tablet with a hole in the center ensures that all strain gauges located on its flat faces are located in zones equal to t-p. On two lateral pillars, the tablets are formed in a single strain gauge of a straight line perpendicular to the longitudinal axis. g

Description

слcl

0000

1 сд1 pr

14134511413451

Тензорезисторы на двух других гран хс образованием меандра.ТензорезисторыStrain gages on two other gran xs with the formation of a meander. Strain gages

вьтолнены. в виде набора тензорезисто-объединены в мостовую цепь, в которойare fulfilled. in the form of a set of strain-resistant-combined in a bridge chain, in which

ров, параллельных продольной оси икомпенсируетс абсолютное изменениеditch parallel to the longitudinal axis and absolute change is compensated

соединеиньк между собой перемычкамит-ры. 2 ил.Connection between the jumpers. 2 Il.

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени быстропеременных давлений жидких и газообразных сред, например давлени пороховых газов, давлений в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорани и т.п.The invention relates to a measuring technique and can be used to measure the rapidly varying pressures of liquid and gaseous media, such as pressure of powder gases, pressures in fuel and energy systems of internal combustion engines, and the like.

Цель изобретени - повышение точности , уменьшение габаритов и унификаци .The purpose of the invention is to increase accuracy, reduce size and unify.

На фиг, 1 изображена конструкци датчика давлени с тензомодулем на фиг. 2 - конструкци тензомодул .Fig. 1 shows the design of a pressure sensor with a tensomodule in Fig. 1. 2 - Tensomodule design.

Тензорезисторный датчик давлени (фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, силопере- дающую подушку 3, упругий элемент стержневого типа с тензорезисторами (тензомодуль) 4.The strain gauge pressure sensor (Fig. 1) includes a housing 1, a pressure sensing membrane 2, a power transfer cushion 3, an elastic element of a rod type with strain gauges (strain gauge) 4.

Тензомодуль 4 (фиг. 2) представл ет собой упругий элемент 5 с тензорезисторами 6-9. Упругий элемент 5 выполнен в виде таблетки с отверстием 10 в центре. На боковых плоских гран х А, Б, В- и Г упругого элемента 5 сформированы четыре металлопленоч- ных Тензорезисторы 6-9 (тензорезисто- ры 7 и 8 на фиг, 2 не показаны). Тензорезисторы 6 и 8 имеют пр молинейную форму и расположены на плоских гран х А и В.перпендикул рно продольной оси. Тензорезисторы 7 и 9 образованы набором тензорезисторов и расположены на плоских гран х Б и Г параллельно оси. Тензорезисторы 7 и 9 соединены последовательно между собой и вместе с токопровод щими перемычками образуют конфигурацию типа меандр. Тензорезисторы 6-9 имеют контактные площадки 11 дл подключени к измерительной цепи. Все Тензорезисторы 6- 9 собраны в мост.The tensomodule 4 (Fig. 2) is an elastic element 5 with resistance strain gages 6-9. The elastic element 5 is made in the form of a tablet with a hole 10 in the center. On the side flat faces A, B, B and D of the elastic element 5, four metal-film strain gauges 6–9 are formed (strain gauges 7 and 8 in FIG. 2 are not shown). Strain gages 6 and 8 have a linear shape and are located on planar faces A and B. Perpendicular to the longitudinal axis. The strain gauges 7 and 9 are formed by a set of strain gauges and are located on flat faces B and D parallel to the axis. The strain gages 7 and 9 are connected in series with each other and, together with conductive bridges, form a meander type configuration. Strain gages 6-9 have contact pads 11 for connecting to the measuring circuit. All resistance strain gages 6-9 are assembled into a bridge.

Датчик давлени с тензомодулем работает следующим образом.The pressure sensor with a tensomodule operates as follows.

При подаче измер емого давлени на мембрану 2 (фиг. 1) последн прогибаетс , преобразу давление в усилие . Усилие с мембраны 2 передаетс When a measured pressure is applied to the membrane 2 (Fig. 1), the latter bends, transforming the pressure into a force. The force from the membrane 2 is transmitted

-5 через подушку 3 тензомодулю 4, в котором возникают продольные и поперечные деформации. Тензорезисторы 6 и 8 (фиг. 2), установленные в поперечном .направлении, воспринимают поперечную-5 through the cushion 3 of the tensomodule 4, in which longitudinal and transverse deformations occur. Strain gages 6 and 8 (Fig. 2), installed in the transverse direction, perceive the transverse

10 деформацию, а Тензорезисторы 7 и 9 продольную . По относительному изме- . нению сопротивлений тензорезисторов 6- 9 суд т о величине измер емого давлени При работе датчика в услови х дей 5 стви нестационарных температур (термоудара ) тепло поступает через контак тируемые элементы: от мембраны 2 через подушку 3 к тензомодулю 4 (фиг.1) Благодар тому, что упругий элемент10 deformation, and the strain gauges 7 and 9 longitudinal. According to the relative change. The resistance of the strain gauges 6–9 is judged on the magnitude of the measured pressure. When the sensor is operating under conditions of unsteady temperature (thermal shock), heat is supplied through the contacting elements: from membrane 2 through pillow 3 to the tensomodule 4 (Fig. 1). Thanks to that that elastic element

20 стержневого типа выполнен в виде таблетки , а четьфе тензорезистора 6-9 расположены на ее плоских гран х А, Б, В и Г, Тензорезисторы 6-9 наход тс в зонах равных температур (относительное изменение температуры по поверхности граней А, Б, В и Г прак- тически равно нулю). Абсолютное изменение температуры компенсируетс в мостовой измерительной цепи, т.е. по30 вышаетс точность и стабильность при работе датчика в услови х воздействи термоудара.The rod type 20 is made in the form of a tablet, and the strain gauges 6–9 are located on its flat faces A, B, C and D, and the strain gauges 6–9 are located in equal temperature zones (the relative temperature change over the surface of faces A, B, B and r is practically zero). The absolute temperature change is compensated in the bridge measuring circuit, i.e. Accuracy and stability are increased by 30 when the sensor is operating under thermal shock.

Таким образом, сформированные на плоских гран х А,Б,В и Г упругого эле35 мента 5 металлопленочные тензорезис- торы 6-9 с предложенной конфигурацией (фиг. 2) позвол ют уменьшить размеры упругого элемента и конструкцию датчика в целом. Благодар предложеннойThus, metal film tensors 6–9 formed on flat edges A, B, C, and D of elastic element 5 with the proposed configuration (Fig. 2) reduce the size of the elastic element and the design of the sensor as a whole. Thanks to the proposed

40 конструкции тензомодул 4 повьш1аетс собственна частота датчика, тем самым расшир етс частотный диапазон его работы, что уменьшает частотную погрешность при измерении быстропе45 ременных давлений.40 of the design of the tensomodule 4 increases the natural frequency of the sensor, thereby expanding the frequency range of its operation, which reduces the frequency error in the measurement of fast variable pressures.

2525

Лредложенный тензомодуль 4 позвол ет унифицировать конструкцию. Его можно примен ть в различных датчиках давлени , на различные пределы изме- рени . При этом чувствительность датчинов можно измен ть как толщиной мембраны , так и внутренним отверстием 10 в тензомодуле 4.The foregoing tensorodule 4 allows to unify the construction. It can be used in a variety of pressure sensors for different measuring limits. At the same time, the sensitivity of data can be changed both by the thickness of the membrane and by the internal opening 10 in the tensomodule 4.

Формула и-зобретени Ingenuity formula

Тензорезисторный датчик давлени , содержащий корпус с установленной в нем мембраной, контактирующей через скпопередакш1ую подущку с упругим эле- MCHTOMj выполненным с четырьм взаимно перпендикул рными плоскими гра„/ V уA strain gauge pressure sensor, comprising a housing with a membrane installed in it, in contact through a contact plate with an elastic element MCHTOMj made with four mutually perpendicular flat gras / V y

н ми, сформированными на плоскост х пленочными тензорезисторами, объединенными в мостовую цепь, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, уменьшени габа- ритов и унификации, в нем упругий элемент выполнен в виде таблетки с отверстием в центре, на двух первых параллельных плоских гран х которого сформировано- по одному тензорезистору пр молинейной формы перпендикул рно продольной оси, а на двух других - по одному тензорезистору, выполненно му в виде набора тензорезисторов, параллельных продольной оси и соединенных межцу собой перемычками, с образованием меандра.nami formed on the planes by film strain gauges united in a bridge circuit, characterized in that, in order to increase accuracy, reduce envelope size and unify, in it the elastic element is made in the form of a tablet with a hole in the center, on the first two parallel flat whose faces are formed with one rectilinear rectilinear shape perpendicular to the longitudinal axis, and on the other two, one rectifier measuring resistor, made in the form of a set of strain gauges parallel to the longitudinal axis and connected together second webs to form meander.

ftft

11eleven

фиг. 2FIG. 2

Claims

Claim

A strain gauge pressure sensor comprising a housing with a membrane installed in it and in contact with a power transmitting pad with an elastic element ^ made with four mutually perpendicular flat faces formed on the planes by film strain gauges combined in a bridge circuit, characterized in that, in order to improve accuracy, reduce dimensions and unification, in it the elastic element is made in the entrance of the tablet with a hole in the center, on the first two parallel parallel planes of which are formed - one at a time the strain gage is rectilinear in shape perpendicular to the longitudinal axis, and on the other two, one strain gage made in the form of a set of strain gages parallel to the longitudinal axis and connected by jumpers with the formation of a meander.

(rig 2