SU823913A1 - Емкостной преобразователь давлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к емкостным преобразователям давления.

Известны устройства для измерения давления, содержащие мембрану, обра- 5 зующую одну из обкладок электрического конденсатора, защемленную между двух корпусных деталей и электрод, расположенный напротив мембраны, образующий другую.обкладку конденсато- Ю pa [1].

Недостатком этого устройства является то, что крепление мембраны путем ее защемления между двумя корпусными деталями не исключает гисте- .15 резиса из-за микроперемещений' мембран в заделке, а также обладает температурной нестабильностью, вследствие изменения напряжений в деталях, которые могут иметь место в таком 20 соединении при изменении температуры, что предопределяет недостаточную точность измерений посредством этого устройства.

Наиболее близким по технической 25 сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий корпус в виде диска из ситалла,.являющийся изолятором с нанесенным на него электродом в виде токопроводящего 30 покрытия и мембрану, которая выполнена в виде ситаллового диска с нанесенным на него токопроводящим покрытием. На корпусе нанесена из силикатно-серебряной пасты опорная шайба.. Мембрана совместно с неподвижным электродом образуют конденсатор, зазор между электродами которого равен толщине опорного кольца [2].

• Однако в известном устройстве мембрана выполнена из материала поликристаллической структуры; обладающей выраженным внутренним трением, и поэтому при ее изгибе имеет место гистерезис. При этом мембрана испытывает внешнее трение относительно опорной шайбы, которое также является источником гистерезиса. Возникающий при перемещении мембраны гистерезис не обеспечивает высокой точности измерения этим преобразователем. Кроме того, покрытие из силикатносеребряной .пасты на· ситалловом кольце образует двухслойную структуру с разными коэффициентами линейного расширения в слоях, что приводит к температурным деформациям ситаллового кольца.

Наличие деформируемых под температурным воздействием деталей пре3 образователя не обеспечивает его высокой температурной стабильности.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения температурных погрешностей и гистерезиса. Поставленная цель достигается тем, ^э -что в емкостном преобразователе давления, содержащем корпус и мембрану, на которых размещены соответственно неподвижный и подвижный элек-<₀ троды, корпус и мембрана выполнены из монокристаллов и ориентированы так, что их оптические оси совпадают, при этом оба монокристалла соединены неразъемно.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Емкостной преобразователь содержит корпус 1, являющийся изолятором, и мембрану 2 с нанесенными на них в виде токопроводящего покрытия электродами 3 и 4. При этом корпус и мембрана выполнены из монокристаллов с ионно-ковалентной или ковалентной связью, например из лейкосапфира, и ориентированы так, что их оптические оси совпадают. При этом оба монокристалла соединены неразъемно. Емкость формируется за счет дистанционного расположения корпуса 1 и мембраны 2 с заданным зазором между электродами.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемое давление попадается на мембрану 2, прогиб которой с высокой степенью точности следует закону изменения измеряемого давления.

Малая погрешность измерения обеспечивается вследствие выполнения мембраны 2 из монокристалла, обладающего низким внутренним сопротивлением, и неразъемному- практически безгистерезисному соединению с корпусом 1.

Прогиб мембраны 2 с высокой точностью трансформируется в изменение зазора между электродами, нанесен.· ными на монокристаллы, и далее в изменение образованной ими электрической емкости. Статическая точность этого преобразователя с одной стороны достигается вышеуказанными конструктивными решениями, обеспечивающими низкие потери энергии на трение, а с другой -высокой степенью термоскомпенсированности, которая достигается равенством коэффициентов термического расширения монокристаллов 1 и 2, образующих емкость.

3D

Совпадение коэффициентов теплового расширения обеспечивается одинаковой ориентацией оптических осей соединенных монокристаллов 1 и 2 относительно друг друга.

Применение монокристаллов с.ионно-ковалентной или ковалентной связью, например из лейкосапфира, обеспечивает минимальные потери энергии на трение в мембране при динамических нагрузках, а, следовательно, и минимальный гистерезис. Кроме того, жесткое неразъемное соединение монокристаллов без промежуточного связующего звена, обладающего гистрезисом, позволяет получить высокую” добоотность этой системы.в целом, как колебательного звена, а также обеспе- . чить высокую стабильность его характеристик при температурном воздействии .

Монокристаллическая монолитная сварная конструкция преобразователя обеспечивает высокую стабильность в процессе длительной эксплуатации при различных физических воздействиях.

Используемые в конструкции монокристаллы обладают также высокими изоляционными свойствами и высокой степенью инертности к различного рода химическим и биологическим средам. Эти свойства являются важными качественными характеристиками, которыми должны обладать современные медицинские электроманометры.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Емкостной преобразователь давления, содержащий корпус и мембрану, на которых размещены соответственно неподвижный и подвижный электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения температурных погрешностей и гистерезиса, в нем корпус и мембрана выполнены из монокристаллов, ориентированных так, что их оптические оси совпадают, при этом оба монокристалла соединены неразъемно.