SU1760408A1 - Датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  давлений в услови х нестационарных температур и термоудара. С целью повышени  точности в услови х термоудара , увеличени  нагревостойкости и повышени  чувствительности в тензорезисторном датчике давлени , содержащем корпус, упругий элемент в виде круглой жестко защемленной мембраны, на которой расположены тензорезисторы, размещенные по дуге окружности и по радиусу мембраны и выполненные в виде идентичных тензоэлементов, равномерно размещенных по периферии мембраны, местоположение и параметры тензоэлементов выбираютс  из представленных соотношений, при этом радиальные и окружные тензорезисторы расположены в зонах, где температура и ее изменение полностью идентичны, а деформации максимальны . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к датчикам, пред- назначенным дл  использовани  в различных област х науки и техники, св занных с измерением давлени  в услови х воздействи  нестационарной температуры измер емой среды (термоудара).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности в услови х действи  термоув- дара, увеличение термостойкости и чувствительности.

На фиг. 1 изображен общий вид датчика давлени ; на фиг. 2 - фрагмент датчика.

Датчик давлени  содержит корпус 1, упругий элемент в виде круглой мембраны 2, выполненной за одно целое с опорным основанием 3, на которой расположены соединенные в мостовую схему тензорезисторы. Окружные тензорезисторы 4 и радиальные тензорезисторы 5 выполнены в виде соединенных низкоомными перемычками 6 и равномерно размещенных по периферии

мембраны идентичных тензоэлементов 7. При этом одна дуга тензоэлемента расположена на границе 8 раздела мембраны и опорного основани . Друга  дуга тензоэлемента расположена на окружности 9.

Датчик давлени  работает следующим образом.

При воздействии на мембранудавлени  в ней возникают радиальные и тангенциальные напр жени , которые привод т к по влению на планарной стороне мембраны радиальных и тангенциальных деформаций (см. фиг. 2). Так как окружные тензорезисторы выполнены в виде тензоэлементов, местоположение и параметры которых выбраны исход  из представленных соотношений , тензоэлемент (см. фиг. 2. узел I) подвергаетс  воздействию раст гивающих тангенциальных деформаций, направленных вдоль длины резистора, и сжимающих деформаций, направленных перпендикул рно длине резистора В результате возVJ

О

о о

00

действи  таких деформаций сопротивление тензорезистора увеличиваетс . Вследствие аналогичных причин тензоэлемент радиального тензорезистора (см. фиг. 2 узел II) подвергаетс  воздействию раст гивающих тангенциальных деформаций, направленных перпендикул рно длине резистора, и сжимающих радиальных деформаций, направленных вдоль длины резистора, В результате воздействи  таких деформаций сопротивление тензоэлемента радиального тензорезистора уменьшаетс . В св зи с тем, что окружные и радиальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомными перемычками и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных тензоэлементов, то, во-первых, изменение сопротивлени  окружных и радиальных тензорезисторов равно сумме изменений сопротивлений соответствующих тензоэлементов, а во-вторых, изменени  сопротивлений соответствующих тензоэлементов равны между собой.

Увеличение сопротивлений противоположно включенных окружных резисторов и уменьшение противоположно включенных радиальных резисторов преобразуютс  мостовой схемой в электрический сигнал, который поступает на выходные контакты датчика. При воздействии нестационарной температуры измер емой среды (термоудара ) вследствие различных термических сопротивлений сравнительно тонкой мембраны и массивного спорного основани  на мембране возникает неравномерное поле температур . В св зи с тем, что параметры тензоэлемеитоа радиальных и окружных тензорезисторов одинаковы,а все тензоэлементы с наружной стороны ограничены границей раздела мембраны и опорного основани , а с внутренней стороны - окружностью, равноудаленной от границы раздела мембраны и опорного основани , то, несмотр  на нестационарный характер изменени  температуры на плапарной стороне мембраны, среднеинтег- ральна  температура трапеций окружных и радиальных тензорезистсров,измен  сь со временем, одинакова в каждый конкретный момент времени. Одинакова  температура радиальных м окружных тензорезьсторов в каждый конкретный момент времени вызывает одинаковые изменени  сопротивлений тензорезисторов , которые вследствие включени 

тензорезисторов в мостовую схему взаимно компенсируютс .

Преимуществом датчика давлени   вл етс  повышение точности в услови х воздействи  нестационарной температуры измер емой среды за счет полной идентичности температуры и ее изменени  при температуре в зоне размещени  и радиальных и окружных тензорезисторов. Другим пре0 имуществом конструкции  вл етс  увеличение термостойкости за счет идентичности и минимизации термических сопротивлений зон размещени  радиальных и окружных тензорезисторов, а также их отдельных зле5 ментов. Причем повышение термостойкости достигнуто при тех же конструктивных материалах.

Преимуществом конструкции  вл етс  также повышение чувствительности за счет

0 размещени  радиальных и окружных тензорезисторов в зоне максимального изменени  радиальных деформаций, а также за счет суммировани  воздействи  радиальных и тангенциальных деформаций.

Claims (1)

1. 5Формула изобретени 

   Датчик давлени , содержащий корпус, мембрану радиуса п с утолщенным периферийным основанием и закрепленные на пла- нарной стороне мембраны м соединенные

   0 низкоомными перемычками в мостовую схему окружные и радиальные тензорезисторы, выполненные в виде тензоэлементов, соединенных последовательно другими низкоом- чыми перемычками, причем каждый

   5 тензоэлемент ограничен с одной стороны внешней дугой, расположенной на радиусе г, мембраны и с другой стороны внутренней дугой, расположенной не радиусе гг. который определен из соотношени  гг 0,8г, при этом

   0 боковые стороны каждого тензоэлемента выполнены пр мыми, соедин ющими концы внешней дуги с соответствующими концами внутренней дуги, отличающий-с  тем, что, с целью повышени  точности в услови х

   5 действи  термоудара, увеличени  термостой- костм и чувствительности, в нем рассто ние U между концами внутренней дуги тензоэлемента выбрано из соотношени 

   Г1 ( п - г; ) ln п/пг

   ,-.

   0

   П + Г2

   Г2

   U П

   где - рассто ние между концами внешней дуги тензоэлемента.

   BY pч

   -10