SU1615581A1 - Емкостный датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к емкостным датчикам давлени . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и расширение пределов измерений. Датчик содержит две приемные камеры с мембранами 4 и 5. Одна из приемных камер может быть заглушена и вакуумирована. Жесткие центры мембраны соединены штоками 15 и 16 с подвижными электродами, размещенными на плечах коромысла 7, выполненного в виде пластины, с осью в виде упругих перемычек, соедин ющих середины пластины и пр моугольной опорной рамки, охватывающей по периметру пластину. Напротив подвижных электродов размещены неподвижные электроды. При разности давлений в приемных полост х измен ютс  емкости конденсаторов, образуемых подвижными электродами с неподвижными, причем емкости измен ютс  с разным знаком, что при дифференциальном включении дает на выходе двойной сигнал, пропорциональный разности давлений на входе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

фиг. /

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники,в частности к датчикам, предназначенным дл  измерени  абсолютного давлени  или разности давлений.

Цель изобретени  повышение чувствительности , упрощение конструкции и уменьшение габаритов, а также расширение пределов измерений.

На фиг. 1 изображен датчик давлени , разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - злектродна  рама.

Корпус датчика состоит из трех частей: крышки 1, средней части 2 дл  закреплени  неподвижных электродов и ниж- нейжрышки 3. Крышка 1 имеет отверсти  дл  закреплени  мембран 4 и 5 с жесткими центрами. Мембрана 5 наглухо закрываетс  колпаком 6. Крышка 1 опираетс  на плоскую электродную раму 7. Фрезеровкой получена неподвижна  рама 8 заодно с полосковым коромыслом 9 внутри нее, где коромысло переходит в рамку через упругие элементы в виде шеек 10 и 11. Коромысло 9 на концах имеет пр моугольные электроды 12 и 13, полученные обработкой (в поперечном направлении коромысла) в виде полосковых углублений 14. Центры пр моугольных электродов через штоки 15 и 16 соедин ютс  с мембранами 4 и 5 с жесткими центрами, Сверху мембраны 4с жестким центром закреплен колпак со штуцером 17. Дл  упрочнени  коромысла 9 со стороны мембран .с жесткими центрами вдоль его средней части прикреплены полосковые ребра (не показаны ). С дном корпуса через изол ционные прокладки 18-21 закреплены неподвижные пр моугольные электроды 22 и 23, штоки 24 и 25 которых в конце имеют отверсти  дл  припаивани  проволоки и присоединени  его к печатной плате 26, на которой собираетс  схема измерени . Неподвижные электроды с изол ционными прокладками прикреплены ко дну корпуса, выполненного в

форме полосовой i консоли путем фрезеровки . Выполненна  фрезеровкой канавка целиком не пр молинейна  и в средней части имеет с обеих сторон направленную внутрь форму дл  получени  площадок 27 и 28 на дне корпуса дл  закреплени  открытой рамки 29, полученной двухсторонним высечением цилиндрического стакана с кольцевым буртом. К консольной части корпуса закрепл етс  болт 30, второй конец которого свободно проходит через отверстие рамки 29, котора  охвачена ст гивающими гайками 31 и 32. Дл  облегчени  деформации консоли ее опорный участок снизу имеет поперечный паз 33. После шлифовки закрепл ющих

поверхностей корпуса 1 и 2 и дл  получени  необходимого зазора между электродами 12, 13 и 22,23 примен етс  фольгова  прокладка 34 необходимой толщины. К прикреплен- ному к нижней крышке 3 гермоводу 35 подаетс  напр жение питани , откуда и снимаетс  выходной сигнал. После герметического закрыти  корпуса производ т по периметрам примыкающих участков сваривание 0 (электронно-лучева  сварка). Дл  получени  температурной стабильности внутри датчика создаетс  вакуум величиной 10 - 10 мм. рт. ст.

Емкости С1 и С2, образованные соот- 5 ветственно между электродами 13, 22 и 12, 23, вход т в схему автогенераторов, выходные сигналы которых с частотами fi и h подаютс  к смесителю. Разностна  частота подаетс  к измерителю частоты. 0 Датчик работает следующим образом.

Давление Р через мембрану с жестким центром 4 передаетс  к концу коромысла,, имеющего подвижный электрод 13. Если этот электрод приближаетс  к неподвижно- 5 му электроду 22, увеличива  емкость, то второй подвижный электрод 12 коромысла удал етс  от неподвижного электрода 23, уменьша  емкость. При полной симметрии изменение обеих емкостей равно ± А С. По 0 величине измер емой частоты частотомет- ром можно судить о величине давлени .

Дл  изменени  пределов измер емых

давлений примен ютс  дополнительные

вставные упругие элементы, закрепл емые

5 с наружной рамкой В и средним участком

коромысла 9 (фиг. 3).

Изменение емкостей С1 и С2 производитс  передвижением консоли при помощи ст гивающих гаек 31 и 32. обхватывающих 0 открытую рамку 29. Движение консоли, на которой собраны неподвижные электроды, производитс  зат гиванием гаек 31 или 32. В начале обхват гайками рамки нужно ослабить и только после этого произвести зат - 5 гивание соответствующей гайки. Только после этого втора  гайка приводитс  в зат гивающее состо ние. Дл  перевода конструкции в состо ние измерени  разности давлений необходимо второй колпак 6 мем- 50 браны 5 заменить колпаком со штуцером.

Разрешающа  способность и чувствительность предлагаемого датчика выше, чем у известного. При сохранении размеров датчика в форме пр моугольной призмы можно 55 при выборе электрода размерами стороны по. вписываемому диаметру получить боль- . шую полезную, площадь электрода. В этом случае размер электрода увеличиваетс 

в4рзза,т,е. более чем 27%.

JL

Уменьшение габаритных размеров не только св зано с рациональным использованием объема датчика, имеющего форму пр моугольной призмы, но в основном обусловлена выбором силопередающего коромысла плоской формы, по центру св занного упругими шейками, выполненными заодно с наружной неподвижной рамой.

В предлагаемом датчике значительно проще получение плоскопараллельного расположени  электродов благодар  использованию фрезеровки и шлифовки пр моугольной плиты (получение неподвиж-нои рамки с плоским коромь1слом).

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Емкостный датчик давлени , содержащий две приемные камеры с мембранами , жесткие центры которых соединены с центрами подвижных электродов, размещенных на обоих плечах коромысла, снабженного упругим шарниром, закрепленным на опорном элементе, неподвижные, электроды , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности, упрощени  конструкции и уменьшени  габаритов, в нем опорный элемент выполнен в виде пр моугольной рамки внутри и в плоскости которой размещено коромысло с подвижными электродами в виде пр моугольной пласти- ны, а упругий шарнир выполн ен в виде двух перемычек, соедин ющих середины пластины и рамки и выполненных с ними за одно целое, причем на коромысле и рамке в средней части выполнен поперечный паз.
2. 2. Датчик давлени  по п- 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью расширени  пределов измерений, он снабжен дополни- тельными перемычками с элементами креплени , размещенными в поперечном пазу коромысла и рамки.

   Budf 13 74

   . T

   Ф«г. 5

   tF 4F

   5 -72

   -)-