SU717582A1 - Frequency-output absolute pressure sensor - Google Patents

Frequency-output absolute pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
SU717582A1
SU717582A1 SU782596906A SU2596906A SU717582A1 SU 717582 A1 SU717582 A1 SU 717582A1 SU 782596906 A SU782596906 A SU 782596906A SU 2596906 A SU2596906 A SU 2596906A SU 717582 A1 SU717582 A1 SU 717582A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
resonator
cylinder
sensor
rigid
shape
Prior art date
Application number
SU782596906A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иосиф Анатольевич Горенштейн
Владимир Георгиевич Кравцов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1874
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1874 filed Critical Предприятие П/Я А-1874
Priority to SU782596906A priority Critical patent/SU717582A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU717582A1 publication Critical patent/SU717582A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

(54) ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ С ЧАСТОТНЫМ . ВЫХОДОМ(54) ABSOLUTE PRESSURE SENSOR WITH FREQUENCY. OUTLET

что приводит к увеличению стоимости датчика.which leads to an increase in the cost of the sensor.

Цель изобретени  состоит в повышении чувствительности преобразовани  измер емого датчиком Давлени  в частоту с одновременным снижением стоимости его производства.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of converting the Pressure measured by the sensor to the frequency while reducing the cost of its production.

Поставленна  цель достигаетс  благодар  тому, что в датчике, содер жащем тонкостенный цилиндрический резонатор, по обе :стороны кбторого расположены неподвижные газонепроницаемые экраны, а такжэ элементы систем возбуждени  колебаний и съё один из газонепроницаемых экранов выполнен в виде упругого, .а другой жесткого коаксиальных цилиндров, причем поперечное сечение одного из экранов спрофилировано таким образом что он образует с противолежащим экрном (кругового исходного сечени ) контактные линии, совпадающие с узловыми меридианами резонатора. Благодар  этому обеспечиваетс  механический контакт/обоих цилиндров с резонатором вдоль узловых меридианов При такой конструкции датчика в сечении, перпендикул рном оси резонатора , в отличие от известной конструкции достигаетс  плавное изменение величины зазоров между поверхност ми резонатора и обращенных к ни поверхност ми экранов по закону, близкому к синусоидальному (от нулевого зазора вблизи узлового- меридиана до максимального.посередине между двум  смежными узловыми меридианами) Именно благодар  такому профилю зазоров и обеспечиваетс  одновременно как максимальна  крутизна характеристики преобразовани , так и максимальное подавление возможных побочных резонансов.This goal is achieved due to the fact that in the sensor containing a thin-walled cylindrical resonator, on both: the other side are fixed gas-tight screens, as well as elements of oscillation excitation systems, and one of the gas-tight screens is made in the form of elastic, and the other rigid coaxial cylinders, moreover, the cross section of one of the screens is shaped in such a way that it forms with opposite screen (circular initial section) contact lines that coincide with the nodal meridians and resonator. Due to this, mechanical contact / of both cylinders with a resonator along the nodal meridians is ensured. With such a sensor design, in cross section perpendicular to the cavity axis, unlike the known construction, a smooth change in the gap between the resonator surfaces and facing the screen surfaces is achieved. to a sinusoidal (from the zero gap near the nodal-meridian to the maximum. in the middle between two adjacent nodal meridians) It is due to this gap profile and both the maximum slope of the conversion characteristic and the maximum suppression of possible side resonances are provided at the same time.

Допустимы. две эквивалентные конструктивные схемы построени  предлагаемого датчика: одна - когда жестки цилиндр расположен внутри резонатора а упругий снаружи, и друга  - когда упругий цилиндр расположен внутри резонатора, а жесткий - снаружи.Valid. Two equivalent structural schemes for constructing the proposed sensor: one — when the rigid cylinder is located inside the resonator and elastic outside, and the other — when the elastic cylinder is located inside the resonator, and the rigid cylinder outside.

На фиг.1 изображен общий вид варианта конструкции датчика, в которой жесткий цилиндр расположен внутри резонатора и имеет круглое поперечное сечение; на фиг.2 - общий вид варианта конструкции с таким же расположением жесткого цилиндра, имеющего однако поперечное сечение подушкообразной формы; на фиг.З общийвид варианта конструкции, Та KotopoM жесткий ц;йлйндр круглого сечени  охватывают резонатор снаружи , на фиг.4 - схема системы самовозбуждени  датчика.Figure 1 shows a General view of a variant of the design of the sensor, in which the rigid cylinder is located inside the resonator and has a circular cross-section; figure 2 is a General view of a variant of the design with the same arrangement of a rigid cylinder, however, having a cross-section of a pillow shape; Fig. 3 is a general view of a variant of the design, Ta KotopoM rigid C; a circular cylinder section covers the resonator outside; in Fig. 4, a diagram of a self-excitation system of the sensor.

Вариант конструкции датчика (фиг.1) устроен следующим образом. Узел чувствительного элемента (УЧЭ), .осуществл ющий преобразование из|мёрЯёйбго давлени  в частоту, соетоит из трех деталей I жесткого цилиндра 1,изготовленного,например, из керамики и  вл ющегос  основанием УЧЭ, тонкостенного цилиндрического резонатора 2, представл ющего собой отрезок тонкостенной трубки посто нного сечени , имеющего в свободном состо нии форму правильной окружности , и упругого цилиндра 3, форма поперечного сечени  которого всвобоном состо нии близка к квадрату со скругленными углами, причем размеры этой фигуры таковы, что если в нее впирать окружность, то радиус этой окружности будет меньше, чем радиус окружности, описанной вокруг сечени  жесткого цилиндра 1. Если через Пэ обозначить периметр поперечного сечени  внутренней поверхнЬсти внешнего экрана, Пр - периметр поперечного сечени  внешней поверхности резонатора . Пр., - периметр поперечного сечени  внутренней поверхности резонатора и, наконец Пд.; - периметр поперечного сечени  внешней поверхности внутреннего экрана, то между указанными велич.инами вьвдерживаютс  еле-дующие приближенные соотношени :A variant of the design of the sensor (figure 1) is arranged as follows. The sensitive element assembly (ECA), which converts pressure from one meter to another, consists of three parts I of a rigid cylinder 1 made, for example, of ceramics and the base of an EChE, thin-walled cylindrical resonator 2, which is a thin-walled tube section constant section, having in the free state the shape of a regular circle, and an elastic cylinder 3, the cross section of which in the free state is close to a square with rounded corners, and the dimensions of this figure are For example, if we embed a circle into it, then the radius of this circle will be less than the radius of the circle described around the cross section of a rigid cylinder 1. If Pe denotes the perimeter of the cross section of the inner surface of the outer screen, Pr is the perimeter of the cross section of the outer surface of the resonator. Ave., the perimeter of the cross section of the inner surface of the resonator and, finally, A .; - the perimeter of the cross section of the outer surface of the inner screen, then the following approximate relations are maintained between the indicated quantities:

5-.five-.

. (2). (2)

Толщины h , hp и h,y жесткого цилиндра 1, резонатора 2 и упругого цилиндра 3 соответственно также должны удовлетвор ть приближенным соотношени м:The thicknesses h, hp and h, y of rigid cylinder 1, resonator 2 and elastic cylinder 3, respectively, should also satisfy approximate relations:

(3)(3)

..

Узел чувствительного элемента заключен в защитный корпус, состо щий из цилиндрического кожуха 4 с отбортовкой 5, переходной установочной втулки 6 и крышки 7с отверстием 8 цл  присоединени  штуцера (на фиг.1 он не показан), через который измеремое давление с помощью отверстий во втулке б подводитс  к УЧЭ. На внутреннюю поверхность жесткого керамического цилийдра 1 нанос тс  электроды 9 и 10 емкостных систем возбуждени  колебаний резонатора И съема выходного сигнала.The sensing element assembly is enclosed in a protective housing consisting of a cylindrical casing 4 with flared 5, a transitional mounting sleeve 6 and a cover 7c with an opening 8 for connecting the choke (not shown in Fig. 1) through which the measured pressure is through holes in sleeve b is supplied to the ACCU. Electrodes 9 and 10 of capacitive resonant vibration excitation systems and output signal pickup are applied to the inner surface of a rigid ceramic cylinder 1.

УЧЭ соедин етс  с корпусными детал ми Датчика с помощью вакуумплотных сочленений 11-и 12 (сварка, пайка твердыми пРипо ми). Подобным же сочленением 13 соедин ютс  между собой и корпусные детали 4, 6 и 7. ,С помощью электрических выводов 14 датчик.включаетс  в схему системы самовозбуждени , два варианта которой (дл  случаев наружного и внутреннего . Положений жесткого цилиндра 1) изображены на фиг.4.The ECA is connected to the case parts of the Sensor using vacuum tight joints 11 and 12 (welding, soldering). A similar joint 13 connects the body parts 4, 6, and 7. With the help of the electrical leads 14, the sensor is included in the self-excitation system circuit, two versions of which (for external and internal cases. The positions of the rigid cylinder 1) are shown in FIG. four.

Claims (2)

На фиг.2 изображен еще один вариант конструкции предлагаемого дат чика, отличающийс  от первого лишь тем., что поперечное сечение жесткого цилиндра 1 имеет форму, близкую к форме квадрата со скругленными углами, а резонатор 2 и упругий цилиндр 3 в свободном состо нии имеют круглое селение. V . - . На фиг.З показан вариант констру ции, в котором жесткий цилиндр 1 ра положен снаружи резонатора 2, а упр гий цилиндр 3 - внутри него. При эт жесткий цилиндр 1 играет одновремен но и роль защитного кожуха прибора, благодар  чему уменьшаетс  общее ко чество деталей датчика. С обоих тор цов жесткий цилиндр 1 закрываетс  крышками 15 и 7, причем в крышке 7 делаетс  отверстие 8 дл  присоедине ни  штуцера (который на чертеже не показан). Как жесткий цилиндр 1, так и резонатор 2 в свободном состЬ нии имеют в поперечном сечении форму правильных окружностей, а упругий . цилиндр 3 - форму, близкую к квадрату со скругленными кра ми. В всех описанных здесь вариантах конструкций применены емкостные системы возбуждени  и съема, хот  в принципе возможно и использование этих систем иных типов. Любой из рассмотренных выше вари антов датчика работает следующим образом. С выводов от электродов съема 9 сигнал поступает на вход электронного блока системы самовозбуждени  (ЭБСС) 17 и далее на выводы, соединенные с электродами 10 системы возбуждени  колебаний резонатора 2. В совокупности с резонатором 2 электроды 9 и 10 и блок 16 образуют электромеханическую автоколебательную систему, частота колебаний которой близка к собственной частоте изгибных колебаний резонатора. С изменением измер емого давлени , а следовательно, и упругости газа в зазорах между резонатором 2 ицилиндрами 1 и 3 измен етс  также и собственна  частота изгибных колебаний резонатора. Использование описанного датчика обеспечивает достижение предельной крутизны характеристики, потенциально возможной дл  датчиков этого типа, и снижение стоимости изготовлени  таких датчиков. Формула изобретени  Датчик абсолютного давлени  с частотным выходом, содержащий цилиндрический , резонатор, газонепроницаемые экраны, расположенные по обе стороны резонатора, и системы возбуждени  и съема колебаний, отличающийс  тем, что,.с целью повышени  чувствительности, один экран выполнен в виде упругого, а другой жесткого цилиндров, расположенных коаксиально, причем поверхности экранов и резонатора соприкасаютс  по пини м узловых меридианов резонатора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №181848. кл. G 01 L 11/00, 1965. Figure 2 shows another variant of the proposed sensor design, differing from the first one only in that the cross section of the rigid cylinder 1 has a shape close to the shape of a square with rounded corners, and the resonator 2 and the elastic cylinder 3 in a free state have a round settlement. V. -. Fig. 3 shows a variant of the design in which the rigid cylinder 1 pa is placed outside the resonator 2, and the thrust cylinder 3 is inside it. At this time, the rigid cylinder 1 plays the role of the protective casing of the device at the same time, due to which the overall quality of the sensor components is reduced. At both ends, the rigid cylinder 1 is closed by covers 15 and 7, and an opening 8 is made in the cover 7 for connecting a choke (which is not shown in the drawing). Both the rigid cylinder 1 and the resonator 2 in the free state have the shape of regular circles in cross section and are elastic in shape. cylinder 3 is a shape close to a square with rounded edges. In all the designs described here, capacitive excitation and removal systems are used, although in principle it is possible to use these systems of other types. Any of the above options for the sensor works as follows. From the terminals from the pickup electrodes 9, the signal is fed to the input of the electronic unit of the self-excitation system (EBS) 17 and then to the terminals connected to the electrodes 10 of the oscillation system of the resonator 2. Together with the resonator 2, the electrodes 9 and 10 and the block 16 form an electromechanical self-oscillatory system, oscillation frequency which is close to the natural frequency of bending oscillations of the resonator. With a change in the measured pressure and, consequently, the elasticity of the gas in the gaps between the resonator 2 and the cylinders 1 and 3, the natural frequency of the bending oscillations of the resonator also changes. The use of the described sensor ensures the achievement of the limiting steepness of the characteristic potentially possible for sensors of this type, and reducing the cost of manufacturing such sensors. An invention of an absolute pressure sensor with a frequency output, comprising a cylindrical resonator, gas-tight screens located on both sides of the resonator, and an excitation and pickup system, characterized in that, in order to increase the sensitivity, one screen is designed as elastic and the other rigid cylinders arranged coaxially, with the surfaces of the screens and the resonator contacting along the pin of the nodal meridians of the resonator. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR №181848. cl. G 01 L 11/00, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2598873/18-10, кл. G 01 L 11/00, 30.03.78 (прототип ) .2. USSR author's certificate for application number 2598873 / 18-10, cl. G 01 L 11/00, 03/30/78 (prototype). ч:h: ««с""with ri I I -I « «- - Jri I I -I "" - - J NN e4j e4j t5 t5 t- Qt-Q iSiS ТT 9 2 }в9 2} in 16sixteen
SU782596906A 1978-04-03 1978-04-03 Frequency-output absolute pressure sensor SU717582A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782596906A SU717582A1 (en) 1978-04-03 1978-04-03 Frequency-output absolute pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782596906A SU717582A1 (en) 1978-04-03 1978-04-03 Frequency-output absolute pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU717582A1 true SU717582A1 (en) 1980-02-25

Family

ID=20756305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782596906A SU717582A1 (en) 1978-04-03 1978-04-03 Frequency-output absolute pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU717582A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3757984B2 (en) Stabilized pressure sensor
US5663505A (en) Pressure sensor having a piezoelectric vibrator with concencentric circular electrodes
US4720682A (en) Surface electric potential sensor
EA199800338A1 (en) MONOLITH ACCELERATION SENSOR AND ACCELEROMETER, INCLUDING SENSORS
SU717582A1 (en) Frequency-output absolute pressure sensor
GB2226416A (en) Capacitance-type deformation sensor
US4255973A (en) Digital pressure transducer for use at high temperatures
JPS5967437A (en) Quartz vibrator pressure sensor
SU976393A1 (en) Electric voltage modulus frequency pickup
DE60015878D1 (en) CAPACITIVE POWER CONVERTER
SU717581A1 (en) Frequency-output pressure sensor
SU748154A1 (en) Absolute pressure sensor having pressure output
JPS6126834A (en) Electrostatic capacity type pressure sensor
SU847094A1 (en) Piezoelectric manometer
JP2004294254A (en) Capacitive load sensor
JPS5930440Y2 (en) pressure transducer
SU951754A1 (en) Ultrasonic piezoelectric force pickup
JPS61212737A (en) Power detector
JPH0495743A (en) Capacitance-type differential-pressure detector
JPH0331207B2 (en)
JPH08136381A (en) Pressure sensor
RU2014579C1 (en) Force sensor
RU4603U1 (en) PIEZOELECTRIC CONVERTER
SU530209A1 (en) Differential pressure sensor
JPS5833496B2 (en) pressure sensor