Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 1 7/О ОПИСАН ледовательски ки и маркшей в, В,П.Калинн о СССР1984. к датчикам давя определения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-иинститут горной геомехадерского дела(57) Изобретение относитсления и предназначено 778566 А 1 внутренних напряжений в грунтах, сыпучих и композитных материалах на основе мелко- дисперсных веществ, Датчик включает в себя корпус 1, приемную 2 и измерительную 6 мембраны. Между мембранами расположена силопередающая среда, выполненная из двух слоев, эластомера 5 и отвержденного компаунда 4, Использование двухслойного силопередающего злемента в совокупности с плоской металлической приемной мембраной обеспечивает высокую надежность и жесткость датчика. 1 ил.Изобретение относится к технике измерения давлений и предназначено для измерения внутренних напряжений в грунтах исыпучих средах.Целью изобретения является повышение надежности.На чертеже показан предлагаемый датчик,Датчик давления имеет дискообразныйкорпус 1, в котором расположены две мембраны. Верхняя приемная мембрана 2, выполненная в виде металлического диска,воспринимает давление среды и передает его силопередающему элементу 3. Силопередающий элемент 3 выполненсложносоставным из двух частей: верхнеготонкого слоя 4 из отвержденного компаундаи нижнего слоя 5 из высокоэластичного материала в твердой фазе с высоким модулемобъемной упругости (не меньше модуля обьемной упругости жидкости), Измерительнаямембрана с буртиком 6 представляет собойотдельный тензомодуль с нанесенными нанего по интегральной технологии тензорезисторами, которые через отверстие 7 соединены электрическим кабелем 8 срегистрирующим устройством.В исходном состоянии нижний слой находится в жидком состоянии и заливается вцилиндрическое углубление в центре датчика, частью дна у которого служит измерительная мембрана 6 с таким расчетом,чтобы свободная поверхность жидкости была ниже внешней верхней поверхности корпуса датчика на 0,05-0,1 мм, В конечномсостоянии нижний слой находится в твердой фазе.Однако внешняя свободная поверхность эластомера, как в жидкой, так и втвердой фазе существенно отличается отплоской поверхности вследствие сил поверхностного натяжения. Механическая обработка эластомера практически невозможнаиз-за высокой эластичности ниэкомолекулярных каучуков,Второй слой - из эпоксиднего компаунда заполняет оставшуюся часть цилиндрического углубления таким образом, что. нижняя поверхность этого слоя вплотнуюприлегает к верхней криволинейной поверхности первого слоя, а верхняя поверхностьвторого слоя совпадает с плоскостью верхней поверхности корпуса датчика. Подобное выполнение второго слоя может бытьобеспечено заливкой компаунда в жидкойфазе в оставшуюся часть цилиндрическогоуглубления с небольшим избытком. Послеперехода компаунда, хорошо поддающегося механической обработке, в твердую фазупроизводится снятие избыточной части10 слоя путем шлифовки с таким расчетом, чтобы верхняя поверхность корпуса и верхняя поверхность второго слоя совпадали.После этого к образованной плоской поверхности приклеивается также плоский сплошной тонкий металлический диск приемной мембраны,Толщина второго слоя выбирается минимально возможной, исходя из точности механической обработки, и не должна превышать толщины приемной мембраны (0,05 - 0,1 мм), что обеспечивает минимальное влияние на передачу усилия от приемной к измерительной мембране, Оценка этого влияния показывает, что при совпадении радиусов и несущественном отличии таких параметров второго слоя, каккоэффициент Пуассона и толщина, определяющее влияния на величину, характеризу 20 ющую жесткость слоя, оказывает различиепо модулю упругости. Модуль упругости металла и эпоксидного компаунда отличаетсяна два порядка (1-2 10 и 1-2 10 МПа),Таким образом добавка к жесткости прием 25 ной мембраны, обусловленная вторым слоем сил о передающего элемента, непревышает 1.Отсутствие воздушных включений вобоих слоях силопередающего элемента и30 на его границах обеспечивается проведением всех операций по сборке датчика в вакууме. При этом слои не приклеиваются другк другу, вследствие низкой адгезии, но плотно соприкасаются, В отличие от этого при 35 емная мембрана приклеивается к верхнейповерхности датчика частично к корпусу, частично к верхней поверхности силопередающего слоя. В частном случае в качествеклея может быть использован эпоксидный40 компаунд,При работе датчик давления устанавливается в материале так, чтобы направлениевектора исследуемого напряжения совпалос нормалью к приемной мембране. Под дей 45 ствием на датчик давления прогибаетсяприемная мембрана 2 и уменьшается объемполости между мембранами, заполненнойкаучуком. При этом каучук находится в состоянии близком к воспринимаемому давле 50 нию и воздействует на измерительнуюмембрану 6, что приводит к ее прогибу иизменению сопротивления тензорезисторов, фиксируемому регистрирующим прибором.55 Высокая надежность и жесткость датчика обеспечивается отсутствием пустот между двумя мембранами вследствиеиспользования двухслойного силопередающего элемента в комплексе с плоской1778566 сплошной металлической приемной мембраной. Составитель И,НевскийТехред М.Моргентал Корректор А,Мотыль Редактор Н,Коляда Заказ 4184 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретенияДатчик давления, содержащий расположенные в корпусе приемную и измерительную мембраны и размещенный между ними силопередающий элемент в виде слоя эластомера в твердой фазе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, в нем между слоем эластомера и приемной мембраной, выполненной в виде 5 металлического диска. введен слой отвержденного эпоксидного компаунда толщиной, не превышающей толщины приемной мембраны.