SU1515081A1 - Устройство дл измерени давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  давлени  с повышенной точностью в услови х воздействи  термоудара и вибраций. С этой целью на стержневом упругом элементе с металлопленочными тензорезисторами, расположенными на противоположных плоских гран х, размещены терморезисторы 9,14, выполненные в виде меандра. Вследствие этого в случае наличи  градиента температуры по поверхности упругого элемента в каждой мостовой измерительной цепи происходит компенсаци  температурной погрешности. Благодар  тому, что тензорезисторы 5-8 и 10-13 цепей 15,16 расположены по кра м плоских граней идентично и их сигналы складываютс , происходит компенсаци  погрешности от вибрации и изгиба стержневого упругого элемента. 4 ил.

Description

фиг.З

131

11тоб15етеиис относитс  к изм(-:ри- тельиой технике, а именно к yc ipoii- стиам лист антт.иопног о итмерони  длл. ю- 11ИЯ, и может быгь использопано дл  измерени  быстроперемеиных дат чений жидких и т азообразных сред в услови х сильного теш опого воздействи  и вибраций, наг1ри -1ер при измерении давлени  пороховых газов в топлив- но-эиергетичоских системах диигате- лей в гутреинего сгорани  н т.п.

Целью изобретени   вл етс  noBbraie- ние точности и чувтсвительности в услови х воздействи  термоудара и виб- раций.

На фиг. 1 изображена конструкци  датчика давлений; на фиг. 2а - конструкци  чунствительного элемента на фиг, 26 - конструкци  чувстпительнего элемента, повернутого па 180° вокруг продольной оси; на фиг. 3 - измерительна  схема устройства; на фиг. 4 - вид чувствительного элемента при изгибе.

Датчик давлени  (фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, штуцер 3, стержневой упругий элемент 4 с металлопленочными тензо- резисторами и терморезисторами, сфор- NDspoBaHHbrbni на противоположных плоских гран х Аи Б. На грани Л размещены тензорезисторы 5-8 и терморезистор 9 (фиг. 2а), на грани Б - тензорезисторы 10-13 и терморезистор 14 (фиг. 26) Тензорезисторы 5, 7 и 10, 12 установлены в продольном направлении по кра м граней Л и Б, а тензорезисторы 6, 8 и 11, 13 - в пстеречном. Тензорезисторы 5-8 и 10-13 образуют по форме квадраты, внутри которых размещены терморезисторы 9 и 14, имеющие форму меандра, Koropi i;-ni заполнена площадь, ограшпенна  Т1;нзорезисторпми 5-7 и 10-13. Терморечисторы 9 и 14 тислючен п плечи мостовых измерительпых цепей 15, 16, образованных тензорезисто- 5-7 и 10-13. Терморезистор 9 включен последовател с тензоре- зистором 7, Н терморезистор 14 - последовательно с тензорезистором 12. Направление длинных сторон меандров терморезисторов 9 и 14 совпа.цает с направлением тензорезпсторов 7 и 12 (они параллельны). Площадь, ограни- ченна  тензорезисторами 5-8, равна 11Л оща д 1, о г р л и I . ч (м п о ft т е н з ор с- з и с т о - рамп 10-ГЗ. Вхпдм могтоных итмори- тельных цепей 15 (из тензорези. торов 5-8 и терморезистора 9) и 1Ь (из тензорезисторов 10-13 и |-ермор чпс 1Ч)- ра 14) подключены к истг)чни1;у 17 питани  (фиг. 3). Выход изме- рительно цепи 1 5 соединен с входом усилител  18, а выход мостовой измерительной цепи 16 - с входом усилител  19. Выходы усилителей 18 и 19 соединены с входами сумматора 20, выход которого подключен к измерительному прибору 21.

Датчик работает следующим образом.

При подаче измер емого давлени  на мембрану 2 (фиг. 1) давление преобразуетс  в силу, котора  передаетс  . стержневому упругому элементу 3. Тензорезисторы 3-8 и 10-13 (фиг. 2а, б) испытывают деформацию: тензорезисторы 5, 7 и 10, 12 - продольную, а тензорезисторы 6, 8 и 11, 13 - поперечную. Вследствие этого на выходе мостовых измерительных цепей 15 и 16 (фиг. 3) по вл етс  сигнал, пропорциональный измер емому давлению. Сигнал с мостовой измерительной цепи 15 усиливаетс  усилителем 19. Сигналы с усилителей 18 и 19 складываютс  в сумматоре 20. С выхода сумматора 20 сигнал подаетс  на измерительный прибор 21.

При работе датчика в услови х действи  нестационарных температур или при работе в услови х сильного теплового воздействи  (когда температура измер емой среды значительно отличаетс  от температуры окружающей среды) т.е. в случае наличи  градиента температур по поверхности упругого элемента , в каждой мостовой измерительной цепи благодар  наличию терморезисторов 9 и 14 происходит компенса- 1Ц1Я температурной погрешности. Неравномерность распределени  температуры по поверхност м Л и Б стержневого упругого элемента 3 (фиг. 1) учитываетс  при компенсации благодар  вьпшлне- нию терморезисторов 9 и 14 в форме меандров, которыми заполнены площади , ограниченные тензорезисторами 5-8 и 10-13.

При работе датчика в услови х действи  вибраций, когда возникают напр жени  изгиба, в устройстве происходит компенсан 1  погрешностей от изгиба. Компенсаци  происходит благодар  тому , что тензорезисторы 5-8 и 10-13 мостовых измерительных цепей 15, 16 (фиг. 2 и 3) расположены по кра х

lUHiCKMx граней A и К идентично и соо ветс венио, л citrna. ii.i с этих м : с говы измерительных пеней складываютс .

Так, например, при изгибе стержневого упругого элемента в плоскости, перпендикул рной гран м А и Б (фиг.4 тенэорезисторы 5 и 7 мостопой измерительной цепи 15 будут испытывать деформацию изгиба со знаком плюс, а. тензорезисторы Ю и 12 мостовой измерительной цепи 16 - со знаком минус. Эти деформации и соответствуюиу е им изменени  сопротивлений тензорезис- торов 5, 7 и 10, 12 равны по величине и противоположны по знаку. В каждой мостовой измерительной цепи в этом случае возникает погрешность, однако эта погрешность компенсируетс  в сумматоре 20 устройства, посколь ку возникающие погрешности равны и противоположны по знаку.

Аналогичным образом деформации изгиба компенсируютс  в других плоскост х .

Устрбйство имеет повышенную чувствительность , так как на измерительный прибор подаетс  сигнал, равный сумме сигналов двух мостовых измерительных цепей.

Благодап  тому, что в устройстве уменьшаетс  температурна  погрешность , повышаетс  чувствительность и значительно уменьшаетс  вли ние изгиба чувствительного элемента на выходной сигнал, повьш аетс  точность и стабильность.

Применение изобретени  позвол ет повысить точность, чувствительность и стабильность. При этом чувствительность повышаетс  в 2 раза, точность - более чем в 1,5 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  давлени , включающее датчик давлеш1 , содержащи

   10

   5

   0

   hiipnyc:, MeN 6paHy, сос дпмеииую со с гер- жиопым упругим элементом, на котором выполнены четыре взаимно перпендикул рные и равные по площади грани, на одной из которых расположена перва  измерительна  мостова  цепь из тен- зорезисторов, а на другой, ей параллельной , втора  мостова  измерительна  цепь, при этом в обеих мостовых цеп х два тензорезистора расположены по кра м грани параллельно оси стержневого упругого элемента, а два других - перпе1у,икул рно им и образуют на гран х равные квадраты, а также источник питани , измерительный прибор , первый и второй усилители, сумматор , при этом выход первой мостовой измерительной цепи соединен с входом первого усилител , выход второй - с входом второго усилител , выход которого соединен с первым входом сумматора , подключенного к измерительному прибору, а вход второй измерительной мостовой цепи соединен с источником питани , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  точности и чувствительности в услови х воздействи  термоудара и вибраций, в него введены два терморезистора, причем два тензорезистора второй мостовой цепи, расположенные по кра м грани, образуют противоположные плечи моста, и в одни из плеч первой и второй измерительных мостовых цепей включено по одному упом нутому тер- г- орезистору, при этом каждый терморезистор выполнен в форме меа)дра, расположен в площади квадрата, а длинные стороны меандра совпадают с направлением расположени  тензорезисто- ров, в плечи которых терморезисторы включены, при этом вход первой мосто- Boii измерительной цепи также соединен 5 с источником питани , а выход первого усичител  соединен с вторым входом сумматора.

   5

   0

   5

   0

   ч ч 1 fj f . у j

   фиг.

   f3

   фие.2

   Редактор A, Маковска 

   Составитель О. Слюсарев Техред Л.Олийнык

   Заказ 6270/42

   Тираж 789

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   (риеЛ

   Корректор О. Ципле

   Подписное