SU759876A1 - Pressure sensor - Google Patents
Pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- SU759876A1 SU759876A1 SU782568182A SU2568182A SU759876A1 SU 759876 A1 SU759876 A1 SU 759876A1 SU 782568182 A SU782568182 A SU 782568182A SU 2568182 A SU2568182 A SU 2568182A SU 759876 A1 SU759876 A1 SU 759876A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- membrane
- center
- pressure
- rim
- rigid center
- Prior art date
Links
Description
1one
Устройство относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления.The device relates to a measurement technique, namely, pressure sensors.
Известны датчики давления, содержащие мембранный упругий элемент с бор-5 тиком по периферии с расположенными на Мембране тензорезисторами [ΐ] .Pressure sensors are known that contain a membrane elastic element with a boron-5 tick along the periphery with strain gages located on the membrane [[].
Недостатком таких датчиков является нелинейность выходного сигнала. Наиболее близким по технической сущности данному изобретению является датчик,содержащий мембранный упругий элемент с бортиком по периферии, прикрепленным к корпусу и жестким центром с расположенными у границ борти- 15 ка и жесткого центра на гибкой части мембраны тензорезисторами [2] .The disadvantage of such sensors is the nonlinearity of the output signal. The closest to the technical essence of this invention is a sensor containing a membrane elastic element with a flange on the periphery attached to the body and a rigid center located at the edges of the flange and the rigid center on the flexible part of the membrane strain gages [2].
Недостатком известного устройства является невысокая точность вследствие гистерезиса и нелинейности, а 20 также узкий диапазон измерений.A disadvantage of the known device is the low accuracy due to hysteresis and nonlinearity, and 20 also has a narrow measurement range.
Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений при сохранении линейных градуировочных характеристик. 25The aim of the invention is to expand the range of measured pressures while maintaining linear calibration characteristics. 25
Поставленная цель достигается Тем, что в известный датчик давления, содержащий упругий элемент в виде мембраны с жестким центром и бортиком по периферии, прикрепленным к корпусу 30This goal is achieved by the fact that in a known pressure sensor, containing an elastic element in the form of a membrane with a rigid center and a rim on the periphery attached to the housing 30
22
датчика и тензорезисторы, расположенные у границ жесткого центра и бортика, снабжен упором, установленным с зазором относительно жесткого центра, и дополнительными тензореэи-. сторами, расположенными на расстоянии >0,2,5с|от границ бортика и· жесткого центра, где ό - расстояние между бортиком и жестким центром.the sensor and strain gauges located at the boundaries of the hard center and the rim are provided with an abutment installed with a gap relative to the hard center, and additional strain tensors. Stores located at a distance of> 0,2,5s | from the borders of the side and · hard center, where ό is the distance between the side and the hard center.
Введение в датчик упора позволяет расширить диапазон измеряемых давлений, которые мембрана выдерживает, оставаясь при этом в области упругих деформаций. При этом дополнительная тензосхема позволяет осуществлять измерения в расширенном диапазоне давлений от нуля до давлений, при которых упор ограничивает перемещения жесткого центра мембраны. Деформации в мембране вызваны воздействием на нее измеряемого давления и силы со стороны упора. Расположение тензорезисторов дополнительной тензосхемы в центральной области гибкой части мембраны обеспечивает ее нечувствительность к воздействию силы со -стороны упора на хлесткий центр мембраны, так как обусловленные этой сидой деформации в центре гибкой части близки к-нулю.Introduction to the stop sensor allows you to expand the range of measured pressures that the membrane can withstand, while remaining in the area of elastic deformations. At the same time, an additional strain circuit allows measurements in an extended pressure range from zero to pressures at which the stop limits movement of the rigid center of the membrane. Deformations in the membrane are caused by the action of the measured pressure and force on the side of the abutment. The location of the strain gauges of the additional strain gauge in the central region of the flexible part of the membrane ensures its insensitivity to the effect of co-force on the bristle center of the membrane, since the deformations caused by this seat in the center of the flexible part are close to zero.
В результате чувствительность допол' '”' . - 3As a result, the sensitivity is additional "" ". - 3
759876759876
нитёльной тензосхемы к давлению не меняется после касания жестким центром упора, т.е. градуировочная кривая остается линейной в расширенном диапазоне давлений.the pressure strand of the stringer circuit does not change after being touched by the rigid center of the stop, i.e. the calibration curve remains linear in the extended pressure range.
На фиг. 1 изображен датчик, общий щид; на фиг. 2 - часть мембранного чувствительного элемента с тензосхемой; на фиг.,За,б,в - узел крепленияFIG. 1 shows the sensor, the total volume; in fig. 2 - part of the membrane sensing element with strainer; in FIG., Za, b, c - mounting unit
' 'Датчика с мембраной й упором при нулевом, номинальном и превышающем номинальное давлениях; на фиг. 4- за висимости выходного сигнала обеих тензосхем от приложенного давления.'' Sensor with diaphragm stop at zero, nominal and above nominal pressure; in fig. 4- dependence of the output signal of both strainer circuits on the applied pressure.
На фиг. 1 изображен мембранныйFIG. 1 depicts a membrane
“ "'“датчик давления 1 с мембранным чувствительным элементом 2, крепящимся бортиком 3 к месту крепления к корпусу 4. Над жестким центром 5 мембраны с зазором расп'ологается 'упор 6.' Необходимый зазор выставляется посредством резьбового соединения упора 6 с кор- 20 пусом. Постоянство начального зазора и герметичность внутренней полости датчика достигается сваркой упора по периметру с корпусом. Сигнал с тензореэисторов 7-9 подается на регистри- 25 рующую аппаратуру. Тензорезистор 7 находится у границы бортика, а тензореэистор 8 - у границы жёсткого центра. Тензорезистор 9 находится в центральной ;области гибкой части мембраны -зд на расстоянии, большем 0,25 от ее границ (о/ - ширина гибкой части), т.е. от жесткого центра и от бортика.’"""" Pressure sensor 1 with a membrane sensing element 2, fastening the side 3 to the attachment point to the housing 4. Above the rigid center 5 of the membrane with a gap there is a 'stop 6.' The required clearance is set by threaded connection of the stop 6 with the housing 20. The constancy of the initial clearance and the tightness of the internal cavity of the sensor is achieved by welding the fence along the perimeter with the housing. The signal from the strain gauges 7–9 is fed to the recording equipment 25. The strain gauge 7 is located at the border of the border and tenzoreeistor 8 - at the border of the hard center gage 9 is in the center;. membrane area -zd flexible portion at a distance greater than 0.25 of its borders (o / - width of the flexible portion), i.e., from the center and the hard boron ika. '
Датчик работает следующим образом.The sensor works as follows.
При воздействии давления, меньшегоWhen exposed to pressure less
номинального, жесткий центр смещается, тензорезистор 7 испытывает деформацию сжатия, а 8 - растяжения.nominal, rigid center is shifted, the strain gauge 7 is experiencing compression deformation, and 8 - stretching.
• Моётовая тензосхема, образованная тенфипа 7 и 8, лежащими в смежных плечах, выдает сигнал Ц , про-40 порциональный давлению (для простоты остальные два тензорезиетора мосто' вой“"схемы не показаны). Тензорезистор 9 испытывает меньшие деформации, поэтому дополнительная тензосхема, об- 45 раэованная тензорезисторами типа 9,• The jigging tensor circuit formed by tenp 7 and 8, lying in adjacent shoulders, gives a signal C, pro-40 is proportional to pressure (for simplicity, the other two strain gauges of the bridge "" circuit are not shown). The strain gauge 9 undergoes smaller deformations, therefore the additional strain diagram obrazovannaya 45-type 9 strain gauges,
т.е. лежащими в центральной области гибкой части мембраны, выдает сиг- . нал , меньший Ц ,. но тоже линейно связанный с давлением. those. lying in the central region of the flexible part of the membrane, gives a signal. cash less Q,. but also linearly related to pressure.
Для формирования мостовой доцол; нительной схемы могут быть .использованы тангенциальные резисторы, обла------------даЮщие чувствительностью противоположного знака по сравнению с радиальным тензореэистором 9 они, как и ^5For the formation of pavement dotsol ; tional circuitry can be .ispolzovany tangential resistors raids ------------ d AlO Suitable sensitivity of opposite sign compared to the radial tenzoreeistorom 9 are as ^ 5
' второй радиальный.тензорезистор мостовой дополнительнойсхемы не показаны на фиг. Ϊ...3/. При номинальномThe second radial. The strain gauge of the bridge supplementary circuit is not shown in FIG. Ϊ ... 3 /. At rated
•давлении происходит касание упора жестким центром. При дальнейшем уве- ¢0• pressure is touched by a hard center stop. With further increase ¢ 0
. личении давления жесткий центр остается неподвижным·, так как его удерживает упор, но гибкая часть мембраны про'®.. - должает деформироваться (фиг. Зв) . /гак ~ · ......как" в данент касания возрастает жест- ^5. When the pressure is removed, the rigid center remains stationary ·, as it is supported by the abutment, but the flexible part of the pro'® membrane - must be deformed (Fig. Sv). / hook ~ · ...... how "a gesture increases in this touch- ^ 5
ти'З’еСзгп'Эг—Ti'Z'eSzgp'Eg—
кость мембраны, и дальнейший прирост деформаций тензореэисторов 7 и 8 имеет один знак (сжатие), то выходной сигнал Ц , первой тензосхемы практически перестает зависеть от давления. Кривая и, испытывает в точке резкий перелом.the bone of the membrane, and the further increase in strain of strain gauges 7 and 8 have the same sign (compression), then the output signal C, of the first strain gauge, practically ceases to depend on pressure. Curve and, experiencing at the point of a sharp change.
В то же время чувствительность дополнительной схемы остается конечной, так как при Р>РМоп в центральной области гибкой части мембраны достигаются максимальные деформации растяжения (ψΗΓ.χ Зв) . Смена знака деформации происходит Примерно в четверти ширины гибкой части мембраны от ее границ (у границы с бортиком - сжатие переходящее в максимальное растижение в центральной области гибкой части, переходящее в сжатие у границы с жест ким центром).At the same time, the sensitivity of the additional scheme remains finite, since at P> P Mop in the central region of the flexible part of the membrane, maximum tensile deformations are achieved (ψΗΓ. Χ Sv). A sign of the deformation occurs Approximately a quarter of the width of the flexible part of the membrane from its borders (near the border with a rim - compression passes to the maximum extension in the central region of the flexible part to transition to compression near the border with a rigid center).
' Деформация мембраны вызвана воздействием давления и силы со стороны упора, приложенной к жесткому центру. В отсутствие давления при приложении силы к жесткому центру, мембрана испытывает деформации разных знаков у бортика жесткого центра , и величина деформаций меняет знак в центральной области гибкой части. Тензорезисторы, расположенные на линии нулевых деформаций, вознйкающих в мембране при воз действии силы на жесткий центр, нечувствительны к такому воздействию. Поэтому градуировочная характеристика дополнительной тензосхемы, тензорезисторы которой находятся на линии нулевых деформаций, возникающих в мем бране при приложении силы к жесткому центру, является линейной во всем диапазоне давлений. Точное расположение линии нулевых деформаций в мембране зависит от соотношения размеров жесткого центра и гибкой части и может быть найдено вдля любых конкретных размеров. В частности для очень большого и,очень малого жесткого центра линия нулевых деформаций находится в центре гибкой части.'The deformation of the membrane is caused by the pressure and force exerted by the abutment applied to the rigid center. In the absence of pressure, when a force is applied to a rigid center, the membrane undergoes deformations of different signs at the rim of the rigid center, and the magnitude of the deformations changes sign in the central region of the flexible part. Strain gages located on the line of zero strains, appearing in the membrane when the force acts on a rigid center, are insensitive to such an effect. Therefore, the calibration characteristic of an additional strain scheme, whose strain gauges are located on the line of zero strains arising in the membrane when a force is applied to a rigid center, is linear over the entire pressure range. The exact location of the zero-strain line in the membrane depends on the ratio of the dimensions of the rigid center and the flexible part and can be found for any particular sizes. In particular, for a very large and very small rigid center, the zero-strain line is located in the center of the flexible part.
Таким образом, описанный датчик позволяет проводить измерения в расширенном по сравнёнию с прототипом диапазоне давлений, Давая при этом линейный выходной сигнал. В диапазоне давлений, меньших (^^могут использоваться обе тензосхемы, при измерениях в расширенном диапазоне давлений от нуля до давлений, превышающих ΡΗθ4 используется дополнительная тенэосхёма.Thus, the described sensor allows measurements in the pressure range expanded by comparison with the prototype, while giving a linear output signal. In the range of pressures lower (^^, both strainer circuits can be used; in measurements in the extended pressure range from zero to pressures exceeding Ρ Ηθ4 , an additional tenoscircuit is used.
По сравнению с известными многодиапаЭонными датчиками давления предлагаемый не1' требует наличия нескольких упругих элементов. Поэтому его себестоимость, особенно при использовании интегранного мембранного элемента, существенно ниже. По сравнению с прототипом заявляемый датчик обладает более широкими функциональными возможностями при той же стоимости и практически той же сложности.Compared to known pressure sensors proposed mnogodiapaEonnymi not 1 'requires the presence of several elastic elements. Therefore, its cost, especially when using an integral membrane element, is significantly lower. Compared with the prototype of the proposed sensor has more functionality at the same cost and almost the same complexity.
759876759876
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782568182A SU759876A1 (en) | 1978-01-29 | 1978-01-29 | Pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782568182A SU759876A1 (en) | 1978-01-29 | 1978-01-29 | Pressure sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU759876A1 true SU759876A1 (en) | 1980-08-30 |
Family
ID=20743884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782568182A SU759876A1 (en) | 1978-01-29 | 1978-01-29 | Pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU759876A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661245A (en) * | 1995-07-14 | 1997-08-26 | Sensym, Incorporated | Force sensor assembly with integrated rigid, movable interface for transferring force to a responsive medium |
US6089106A (en) * | 1998-09-04 | 2000-07-18 | Breed Automotive Technology, Inc. | Force sensor assembly |
-
1978
- 1978-01-29 SU SU782568182A patent/SU759876A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661245A (en) * | 1995-07-14 | 1997-08-26 | Sensym, Incorporated | Force sensor assembly with integrated rigid, movable interface for transferring force to a responsive medium |
US6089106A (en) * | 1998-09-04 | 2000-07-18 | Breed Automotive Technology, Inc. | Force sensor assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR930701723A (en) | Strain monitoring device and method for use in stressed mechanical structures | |
EP2735855A1 (en) | A measuring device for measuring a physical quantity | |
CA1301471C (en) | Force measuring device | |
SU759876A1 (en) | Pressure sensor | |
US3269174A (en) | Stress sensor and stress sensing system | |
KR940022071A (en) | Force meter | |
US11079297B2 (en) | Integrated force sensor | |
JP2654184B2 (en) | Semiconductor humidity sensor | |
SU871001A2 (en) | Pressure pickup | |
SU767585A1 (en) | Pressure transducer | |
SU847085A1 (en) | Strain gauge photoconverter | |
SU996875A1 (en) | Dynami meter | |
KR100219762B1 (en) | Fuel quanity measure gauge | |
SU459699A1 (en) | Strain gage pressure difference transducer | |
CN112880886B (en) | Flexible sensor | |
SU566128A1 (en) | Deformation transducer | |
CN106768501B (en) | The embedded device for measuring force of strain sensor | |
RU2631016C1 (en) | Pressure strain-gauge sensor | |
SU694777A1 (en) | Elastic member of a force transducer | |
SU885839A1 (en) | Pressure pickup | |
SU614346A1 (en) | Pressure sensor | |
SU442268A1 (en) | Pressure doze | |
SU584209A1 (en) | Pressure sensor | |
SU411331A1 (en) | ||
RU1830470C (en) | Integral semiconductor pressure converter |