Датчик давления

цион (53) (56) ансные дат 5-78,чикис. 15 етельство СССР 1 Ь 9/ 12, 1980. етельство СССР 1 Ь 9/08, 1979. 757 Ав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 3573932/24-1005.048307.09.85. Бюл. Р 33В.Я.Баржин, А.С,Василенолесник, С.А.Полтарушник(54) (57) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащийкорпус с размещенным в нем упругимэлементом, внутри которого закрепленпьезорезонатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения чувствительности за счет концентрациидавления, упругий элемент выполненв виде замкнутой полой оболочки, состоящей из трех сопряженных обечаек,профиль. одной из который образовандвижением дуги окружности по эллипсуа профили двух других - идентичнымиэллиптическими параболоидами, приэтом пьезорезонатор размещен междуповерхностями параболической частиоболочки.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в устройствах для измерений давления жидкостей и газов.Целью изобретения является повыше ние чувствительности за Счет концентрации давления.На фиг. 1 представлен упругий элемент с расположенным в нем пьезорезонатором; на фиг. 2 - упругий элемент с обозначением координат базовых точек для получения профиля его поверхности, разрез; на фиг. 3 - датчик давления, разрез.Устройство (фиг.1 и 3) содержит 15 упругий элемент 1 с закрепленным внутри линзовым пьезорезонатором 2 и решетчатый корпус 3, На фиг. 3 линзовый пьезорезонатор 2 условно изображен не разрезанным и показаны 20 точки крепления одного из возможных вариантов применяемого пьезорезонатора и выводы его электродов. В центральной части линзового пьезорезонатора нанесены с обеих сторон два . 25 электрода 4 в виде "замочной скважины", к которым припаяны выводы (токо-. подводы) 5 с участками, выполненными в виде пружин внутри упругого элемента 1. Выводы 5 пропущены через 30 изоляционные втулки 6, и по точкамосуществляется подключение пьезорезонатора 2 к измерительной схеме (не показано). Пьезорезонатор 2 в замкнутой оболочке упругого элемента З 5 1 закреплен в двух противоположных точках вершин эллиптических параболоидов при помощи двух сегментных желобков 7, выполненных, например, из пластичного материала меньшего 40 сечения, чем тело оболочки упругого элемента, и в двух точках прикрепленных при помощи клея или точечной сварки к упругому элементу. Крепящие желобки 7 обеспечивают точечные 45 контакты с пьезорезонатором 2 в точ" ках закрепления. При этом радиус кривизны крепящего желобка 7 больше, чем пьезорезонатора 2. При таком выполнении желобка 7 и его креплении 50 к телу оболочки упругого элемента 1 при приложении давления радиус кривизны желобка 7 не будет уменьшаться.Упругий элемент 1 образован по верхностями Е и Ь (фиг.2). Поверхность Е представляет собой торообразную оболочку, образованную движени ем дуги АА , так что центр окружнос 1ти 0 движется по эллипсу Эо, поверхности н являются частями эллиптических параболоидов. Поверхности Е и Ь сопрягаются (фиг,2) по эллипсам Э таким образом, что в месте сопряжения имеют общую касательную, Выбор материала и геометрических размеров обечаек обеспечивает работу упругого элемента 1 в упругой безгистерезисной зоне (эквивалентные напряжения в любой точке оболочки при этом должны быть меньше пре- дела пропорциональности ее материа ла).Внутренняя полость оболочки упругого элемента 1 вакуумирована и герметизирована для повышения чувствительности датчика.Параметры оболочки упругого элемента 1 связаны с размерами и формой пьезорезонатора 2 и выбираются следующим образом: выбрав частоту работы измерительной схемы, выбирают соответствующий пьезорезонатор с диаметром 0 (фиг.3). Диаметр 0 задает расстояние между контактирующими точками оболочки упругого элемента 1. Р= 1,6 г - д"- 2 д 2,где 0 г(2) Я - 0,9 К; К + а = 4 г;с 7 г 4 0,01; К -2,1 г; д 6 = 0,88 где К и Я - большая и малая полуосиэллипса Э соответственно.При таких соотношениях выполняются условия максимальной концентра-, ции усилий в точках закрепления пье" зорезонатора 2 при деформации упругого элемента.- диаметр пьезорезонатора 2,Радиус образующей (АА иВВ) торообразной части упругого элемента 1,д" - толщина тела оболочки упругого элемента 1;Д 1 - толщина материала крепящегожелобка 7 вместе с материалом клея или точечной сваркой.Практически выбор резонатора задает размер П, через который по следующим соотношениям изготавливают оболочку мембраны/ 2 Тираж 897 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035 Москва, Ж, РаушскаПоомитета СССРоткрытийнаб., д, 475 сно лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 3 1Датчик давления работает следующим образом.Приложенные к упругому элементу 1 усилия за счет давления жидкости, газа или любой другой среды, в которую помещен датчик, концентрируются в точках закрепления пьезорезонатора 2. В результате сжатия пьезорезонатора 2 изменяется частота генерируемых колебаний автогенератора (частотно-задающим элементом которого служит этот пьезорезонатор) пропорционально измеряемому давлению, которая и фиксируется, например, частотомером или счетчиком. В таком датчике функции концентратора усилий (механических напряжений) обеспечивается формой упругого элемента 1 и точками закрепления пьеэорезонатора 2 внутри его оболочки.Упругий элемент 1 помещен в решетчатый корпус 3 в плавающем состоя нии, что позволяет подводить внешнеедавление с любой стороны его оболочки, концентрируя усилия в точках закрепления пьезорезонатора 2. 10 В датчике давления может быть использован пьезорезонатор и любой другой формы, например цилиндрическойили в виде бруска. В этом случаенесколько видоизменяется: лишь кон струкция крепящих желобков 7, ноконтакт желобков с пьезорезонаторомбудет сохраняться близким к точечному.