SU1728686A1 - Датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к датчикам давлени . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности. Датчик содержит матрицу 2, закрепленную в корпусе 1 в виде стакана . Центр мембраны соединен с концом упругого элемента 3, выполненного в виде стержн , несущеготензорезисторы. Другой конец упругого элемента 3 закреплен на днище стакана с возможностью его смещени  относительно центра днища. Стержень 3 предварительно нагружаетс  в продольном направлении до потери устойчивости. При воздействии давлени  на мембрану стержень 3 прогибаетс  и с тензорезисто- ров снимаетс  сигнал, пропорциональный давлению.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  измерени  давлени  мембранными датчиками с тензометрическими преобразовател ми .

Известны датчики давлени , действие которых основано на преобразовании внешнего усили  с помощью изгибных упругих элементов и тензорезисторов в электрический сигнал.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства  вл етс  датчик давлени , содержащий закрепленную в корпусе мембрану и упругую консольную балку с тензо- резисторами, расположенную параллельно плоскости мембраны. К недостаткам данных датчиков следует отнести невысокую чувствительность, обусловленную деформацией упругих элементов по закону Гука.

Цель изобретени  - повышение чувствительности измерительного устройства. Дл  этого в устройстве используютс  упругие деформации балки с тензорезисторами

в режиме потери устойчивости балки при ее осевом сжатии/Дл  реализации данного режима упруга  балка одним концом шарнир- но закреплена в днище корпуса в виде стакана, а другим шарнирно закреплена на мембране и расположена перпендикул рно ей.

Датчик представлен на фиг.1. Он содержит корпус 1 в виде стакана, мембрану 2, упругий элемент Зс тензорезисторами, нижний упор 4 чувствительного элемента с регулировочными винтами 5 и 6. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде стержн  с заданными параметрами a, b. h (фиг.2).

Датчик работает следующим образом.

Контролируемое давление воздействует на мембрану 2, она прогибаетс , сжима  чувствительный элемент 3. Чувствительный элемент 3 изгибаетс , образу  одну полуволну , изгиб регистрируетс  по изменению сопротивлени  текзорезисторов. Предварительно , регулировочным винтом 5 стер (Л

С

xi ю

00 CN 00 О

жень 3 сжимаетс  до усили  Р0, при этом Р0 должно быть меньше, чем:

Ро Ркр. ,

где J - наименьший момент инерции площади поперечного сечени  стержн  3;

Е - модуль упругости материала балки

3;

В - высота стержн  3.

Момент дл  окончани  поджати  определ етс  по началу изгиба балки 3 (регист- рируетс  тензорезисторами).

Величина прогиба балки 3 может быть рассчитана по формуле:

f ( (1-Р/Ркр)), Р Ро + Рх , где Р - сила воздействи  мембраны 2 на стержень 3;

е - эксцентриситет силы Р по отношению к стержню 3;

f - сила воздействи  регистрируемого давлени  на мембрану.

При фиксированных параметрах балки 3 всегда найдетс  такое значение Ро, при котором датчик будет обладать большей чувствительностью, чем чувствительность устройства-прототипа.

Измен   параметр е, можно также мен ть чувствительность датчика в широких пределах. Изменение данного параметра производитс  вращением винта 6, при этом измен ет свое положение точка приложени  силы Р по отношению к вертикальной оси стержн  3.

Дл  каждого значени  параметров Ро и е перед началом измерений необходима градуировка датчика.

Формул а изо бретени  

Датчик давлени , содержащий корпус в виде стакана, на открытом торце которого закреплена мембрана, а также упругий элемент с тензорезисторами, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  чувствительности , он снабжен шарнирными опорами , размещенными в центрах мембраны и днища стакана, а упругий элемент выполнен в виде предварительно напр женного до потери устойчивости стержн , концы которого закреплены в шарнирных опорах, причем шарнирна  опора на днище выполнена с возможностью продольного и поперечного перемещени .

Фиг.1

Фиг.1

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Датчик давления, содержащий корпус в виде стакана, на открытом торце которого закреплена мембрана, а также упругий эле15 мент с тензорезисторами, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен шарнирными опорами, размещенными в центрах мембраны и днища стакана, а упругий элемент выпол20 нен в виде предварительно напряженного до потери устойчивости стержня, концы которого закреплены в шарнирных опорах, причем шарнирная опора на днище выполнена с возможностью продольного и поперечного перемещения.