Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 42 А 1 9) .Ц 9/12 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тел ьский институт фН. В. Феоктистова ельство СССР 9/12, 1989, ельство СССР9/12, 1961,(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИ (57) Изобретение отно ной технике и может бь измерения статическо давлений жидких и газо изобретения - повыше ится к измерительть использовано для о и динамического образных сред. Цель ие точности за счет ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетМ 1622788, кл. 6 01 .Авторское сеидеМ 154695, кл. О 011 уменьшения нелинейности. Датчик содержит мембрану 1, проточка которой разделяет ее на центральную подвижную часть 2 и периферийную неподвижную часть 3. К периферийной неподвижной части 3 при помощи кольца 4 жестко крепится диск 5. На центральной подвижной части 2 и на диске 5 выполнены центральные электроды, образующие переменную емкость. На периферийной неподвижной части 3 и на диске 5 выполнены периферийные электроды 7, образующие эталонную емкость. От внешней среды электроды защищены гермопроходником 8, в котором предусмотрены контакты 9 для соединения электродов электронным преобразователем. При помощи штуцера 10 конструкция устанавливается на контролируемые объекты. 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления, и может быть использовано для измерения статического и динамического давлений жидких и газообразных сред,Известен емкостный преобразователь давления, содержащий корпус и мембрану, выполненные из одинакового материала и соединенные неразьемно, на которых размещены два электрода,Недостатком известной конструкции является нелинейность, обусловленная отсутствием опорной емкости и неравномерным приращением емкости от измеряемого давления, за счет того, что подвижная мембрана от давления становится выпуклой, а неподвижн ый электрод остается плоским.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик давления, содержащий вакуумированный корпус, мембрану, снабженную напротив нее диском, закрепленным в корпусе с помощью штока, емкостный преобразователь деформации, выполненный в виде двух пар противолежащих электродов - центрального и периферийного,Недостатками известногсг"датчика давления являются нелинейность выходной характеристики из-за неплоскопараллельного перемещения электродов емкостей и наличие внутренней полости в опорном основании. в результате чего образуется застойнаязона датчика, где может накапливаться изастывать измеряемая среда,Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения, нелинейности.Поставленная цель достигается тем, что конструкция датчика давления, содержащего корпус с электродами и размещенную напротив электродов мембрану, предусматривает выполнение дополнительных изолированных электродов, зеркально симметричных электродам корпуса, а на мембране между дополнительными элект- родами выполнена кольцевая проточка с заданными размерами.Положительный эффект, заключающийся в увеличении точности, достигается за счет выполнения кольцевой проточки и дополнительных изолированных электродов.На фиг. 1 показаны конструкция датчика давления и топология электродов на поверхности мембраны; на фиг, 2 - разрез А - Ана фиг, 1.Датчик давления включает мембрану 1,проточка которой разделяет ее на центрэльную подвижную часть 2 и периферийнуюнеподвижную часть 3.К периферийной неподвижной части 3 при помощи кольца 4 жестко крепится диск 5, На центральной подвижной части 2, со стороны, обратной воздействию измеряемой среды, а также на противолежащей стороне диска 5 выполнены центральные электроды 6, образующие переменную емкость Сх. На периферийной неподвижной части 3 с той же стороны, э также на диске 5 выполнены периферийные электроды 7, образующие эталонную емкость Сэ. От внешней среды электроды, образующие емкости, защищены гермопроходником 8, в котором предусмотрены контакты 9 для соединения электродов 6 и 7 с преобразователем емкости в напряжение или ток, При помощи штуцера 10 конструкция устанавли-. вается на контролируемые обьекты.Датчик давления работает следующим образом,При подаче измеряемого давления Рх на мембрану 1 происходят ее прогиб и перемещение центральной подвижной части 2 по отношению к диску 5 вместе с центральным электродом 6, в результате чего меняется (увеличивается) емкость нэ величину Сх и становится равнойСх=Со+ ЛСх,где Со - величина переменной емкости на самом низком уровне измеряемого давления.Емкость периферийных электродов 7 не изменяется, так как периферийная неподвижная часть 3 от давления не перемещается по отношению к диску 5 и остается равной Сэ. Равенство начальных емкостей при начальном уровне давления Со=Сэ обусловлено равенством площадей электродов и одинаковой величиной зазора между частями 2 и 3 мембраны по отношению к диСку 5. Таким образом,от изменения давления Рх емкость между центральными электродами 6 увеличивается на величину Сх, а емкость между периферийными электродами 7 не изменяется. В преобразователе емкости в напряжение или ток выходной сигнал изменяется пропорционально величине отношений, переменной к эталонной емкости, а следовательно, пропорционально величине изменения давления,Реализация осуществляется за счет выбора оптимальных размеров внутреннего и наружного радиусоь проточки в мембране 1 с позиции сохранения достаточной величины перемещения центральной подвижной части 2 при сохранении необходимой величины площади плоской ее поверхности для размещения центрального электрода 6 и достижения равенства площадей центральной подвижной и периферийной частей, где размещены электроды, при обеспечении плоскопараллельного перемещения центрального электрода. Размерыпроточки, обеспечивающие указанные условия, задаются по соотношениюг=ОВ, 1=0,769 й,где г- внутренний радиус;1 - наружный радиус проточки;Я - радиус мембраны.Таким образом, выполнение проточки вмембране по приведенному соотношениюпозволяет повысить точность датчика засчет обеспечения плоскопараллельного перемещения центрального электрода и отсутствия перемещения периферийногоэлектрода от давления измеряемой среды.При этом сохраняется равенство площадейэлектродов измерительной и эталонной емкостей.Кроме того, выполнение проточки намембране со стороны, обратной воздействию измеряемой среды, обеспечивает абсолютную плоскостность воспринимающего. элемента датчика отсутствие углублений состороны воздействия измеряемой среды),что позволяет использовать датчик для измерения вязких сред с высокой точностью,Сущность изобретения заключаетсяв достижении плоскопараллельного перемещения центрального электрода смаксимальной чувствительностью относительного изменения емкостей к измеряемому давлению при отсутствии углублений и полостей на контактирующей со средой поверхности мембраны датчика, в результате чего за счет уменьшения нелинейности воз растает точность измерения.Предлагаемый датчик давления выгодно отличается от прототипа более линейной метрологической характеристикой от измеряемого параметра, в результате - повы-, 10 шенной в 1,7-1,9 раз точностью измеренияпри расширении функциональных возможностей. Формула изобретения15 Датчик давления, содержащий корпус сцентральным круглым и периферийнымкольцевым электродами, размещенную напротив электродов мембрану, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, о целью повышения20 точности за счет уменьшения нелинейно сти, в нем на мембране выполнены допол-.нительные изолированные электроды,зеркально симметричные электродам корпуса, причем на мембране между дополни 25 тельными электродами выполненакольцевая проточка, внутренний г и наружный т радиусы которой определены из соотношенийг=0,544 й, 1-0,769 й,30 где В - радиус мембраны.