Емкостный датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 16757 О 51)5 6 01 1. 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ческого давлеиий жидких и сред. Цельиэобретения -уве сти измерения. Достигают эт что в датчикедавления; содер 1, мембрану 2 и колпачок 4 с ми на их поверхностях электр тельного и эталонного кон верхней части колпачка уста натягом диск-герморазъем 6, рии дна колпачок жестко со щенным периферийным мембраны 2. 3 ил. ЕНИЯмкостнымиспользои динами уО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЕМКОСТНЫИ ДАТЧИК ДАВ(57) Изобретение относится кдатчикам давления и может бытвано для измерения статического газообразных личение точноо за счет того, жащем корпус установленныодами измериденсаторов, в навливается с а по перифеединен с утолучастком 355 Изобретение относится к измерительной технике (в частности, к датчикам давления) и может быть использовано дляизмерения статического и динамическогодавления в жидких и газообразных средах.Целью изобретения является увеличение точности измерения давления,На фиг, 1 показан емкостный датчикдавления, разрез; на фиг, 2 - разрез А-А нафиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б - Б на фиг. 1.Датчик давления включает корпус 1, защемленную мембрану 2 с утолщенным периферийным участком 3, колпачок 4,имеющий форму полого цилиндра с дном 5,и установленный с натягом в верхней частиколпачка диск - герморазъем 6. На планарной поверхности мембраны 2 выполненыопорный (эталонный) 7 и измерительный 8электроды, которые с помощью контактныхплощадок 9 соединяются с контактами 10герморазъема 6. На внешней поверхностидна 5 колпачка 4 выполнены соответственнонеподвижный опорный 11 и неподвижный12 электроды, подсоединенные общей контактной площадкой 13 к контакту 10 герморазъема 6,Датчик работает следующим образом,При подаче давления Рх через каналкорпуса 1 мембрана 2 прогибается на величину Л х, В результате этого зазор междуизмерительными электродами 8 и 12, образующими измерительный конденсатор, также изменяется, следовательно, изменяетсяи емкость измерительного конденсатора навеличину Л Сх, т.е. емкость измерительногоконденсатора определяется выражениемСо=С+Л Сх, (1)где Сх - начальная емкость конденсатора(без подачи давления);ЛС - величина приращения емкости отизменения давления, а зазор между опорными электродами 7 и 11, образующимиопорный конденсатор, не меняется, так какопорный электрод 7 расположен на недеформируемом участке мембраны, следовательно, его емкость (Со) практическипостоянна и не меняется во время измерения, т.е, Со=сопзт.Учитывая, что емкости измерительногоС и опорного Со конденсаторов устанавливаются равными, т.е, Со=Сх, и в преобразователе емкости в напряжение используетсяотношение емкостей - , то без подачи давСоления это отношение имеет выражениеСо СхСо Сх2)а при изменении давления это выражениеимеет вид 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 СС + ЬС(3)Со СхИз выражения (3) видно, что выходной сигнал изменяется пропорционально измеряемому давлению.Повышение точности в предлагаемом датчике обеспечивается тем, что профиль поверхности дна 5 колпачка 4, а следовательно, и профиль неподвижного измерительного электрода 12 под воздействием установленного с натягом во внутрь колпачка диска-герморазъема 6, приобретает выпуклую форму, т.е. такую же, как и профиль мембраны 2 при воздействии на нее давления.За счет этого обеспечивается линейность градуировочной характеристики датчика, Кроме того, регулированием натяга диска-герморазъема 6 в верхней части колпачка 4 можно устанавливать необходимый зазор между планарными поверхностями колпачка и мембраны с большей разрешающей способностью. Тем самым можно достичь величины зазора между электродами 10 - 15 мкм, За счет этого обеспечивается увеличение начальных емкостей конденсаторов, а следовательно, и увеличениечувствительности измерения. Плотное прилегание периферийных частей мембраны и колпачка с последующим жестким их закреплением прерывистой сваркой на участках в 3 - 5 мм по кольцу позволяет обеспечить надежное, с высокой степенью технологичности, крепление упругих элементов датчика.Такая установка зазора обеспечивает высокую временную стабильность величины зазора между измерительными и опорными электродами, что также повышает точность измерения,Изменение температуры на датчике вызывает равномерные температурные расширения упругих элементов датчика в силу равнотолщинности стенок колпачка и его соизмеримости с толщиной мембраны, а также одинаковости материалов,Следовательно, емкости Си и Со изменяются от температуры, по существу, в равной степени, а значит, и изменение выходного сигнала от температуры в преобразователе емкости в напряжение не происходит,Формула изобретения Емкостный датчик давления, содержащий корпус, упругую мембрану с утолщенным периферийным участком и изолированными центральным и периферийным электродами, измерительного и эталонного конденсаторов, герморазъем сле аз 2994 Тираж 341 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина токоподводами и расположенный с зазором относительно мембраны монтажный элемент с зеркально-симметричными изолированными неподвижными электродами измерительного и эталонного конденсаторов, отличающийся тем,что,сцелью увеличения точности измерения, в нем монтажный элемент выполнен в виде тонкостенного колпачка с вогнутым дном, а герморазъем - в виде диска, установленного с натягом внутри колпачка, при этом колпачок жестко соединен по контуру дна с утолщенным периферийным участком мембраны и соориентирован его вогнутостью в 5 сторону мембраны, причем в периферийнойчасти дна выполнены сквозные проточки для вывода монтажных проводов, а неподвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов расположены на 10 вогнутой поверхности дна колпачка.