Тензорезисторный датчик давления

(21) 488226 (22) 11.11,9 (46) 30,11,9 (71) Одесск (72) А.Ю. В.Ф.Семен (56) Авторс ЬЬ 1035432Авторс М 1174799 (54) ТЕНЗ ЛЕНИЯ относится т быть исчных давСущность о упругий бчатым и ральную в лочки, соическими усности с щенными 2. Бюл, М 4 ий политех Хусаинов, юк, А.И.Кра кое свидете , кл. 6011 кое свидете , кл. 6011 ОРЕЗИСТО нический институтЕ.К. Морозо вс квченко и Х.А.Жмуильство СССР1/22, 1982.льство СССР9/04, 1983,НЫИ ДАТЧИК ДА а ГосудАРственнЫй кОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения с высокой точностью избыточных давлений.Известен тензорезисторный датчик силы, содержащий пластинку, выполненную эа одно целое с расположенными по обе стороны от нее столбиками, размещенными по концентрическим окружностям и соединенными с подрезисторными кольцами, на которых навиты тензорезисторы, причем в месте соединения столбиков и подреэистормых колец выполнены выборки материала.Недостатками такой конструкции является сложность, низкая технологичность, невозможность использования для измерения давления.Известен датчик давления, содержащий теплопроводный корпус, жестко скрепленные с ним подводящие трубопроводы и чувствительный элемент, один конец которого жестко соединен с подводящим трубопроводом, а другой соединен с трубопроводом с помощью сильфона. При этом трубчатый 1778570 А 1(57) Использование: изобретение к измерительной технике и може пользовано для измерения иэбыто лений с высокой точностью, изобретения заключается в том, чт элемент датчика выполнен тру включает корпусную часть и цент виде тонкой цилиндрической обо пряженную двумя кольцевыми кон перемычками сонаправленной кон кольцевыми элементами с разме них тензорезисторами, 1 ил. чувствительныи элемент выполнен с тонкостенным рабочим и толстостенным компенсационным участками.К недостаткам такой конструкции следует отнести сложность, многодетальность, низкий выходной сигнал и необходимость специальных средств термокомпенсации, связанные с невозможностью реализации измерительной мостовой схемы с четырьмя активными тензорезисторами, а также низкую точность измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Цель достигается тем, что трубчатый чувствительный элемент с утоненной центральной частью снабжен двумя кольцевыми элементами, размещенными коаксиально с трубчатым чувствительным элементом и расположенными с двух сторон от центра утоненной части, причем один из идентичйых торцов каждого из элементов связан кольцевыми перемычками с утоненной час- тью трубчатого чувствительного элемента, а тензорезисторы установлены на внешней поверхности кольцевых элементов, приэтом внутренние поверхности кольцевых элементов выполнены коническими и ориентированы в одну сторону,Конструкция датчика представлена на чертеже. 5Упругий элементдатчика, будучи цельным, включает в себя следующие условно- составные части: корпусную часть 1 с подводящим и отводящим штуцерами, центральную трубчатую часть 2 с кольцевыми 10 перемычками 3 и 4, соединяющими центральную часть 2 с кольцевыми элементами 5 и 6, на внешних цилиндрических поверхностях которых размещены тензорезисторы 7 - 10. От внешней среды рабочая зона 15 тензорезисторов защищена корпусом 11 и крышкой 12 и герметизируется уплотнениями 13.Поскольку напряженно-деформированное состояние упругого элемента осесим метричное, для анализа работы датчика можно рассмотреть плоскую задачу в меридиональном сечении, представленном на чертеже, При подаче давления Р во внутреннюю полость упругого элемента на цент ральную часть 2 будет действовать сила Г 2. вызывающая деформацию центральной части со смещением стенки в радиальном направлении, что обеспечивает поворот кольцевых перемычек в противоположных 30 направлениях, показанных на чертеже. Под действием этого силового фактора меридиональное сечение кольцевых перемычек и кольцевых элементов повернется на угол р относительно точки О. При этом радиальные 35 перемещения в зоне размещения тензорезисторов определяется следующим образом;о,=р хгде =7.8,9. 10, 40а тангенциальная составляющая в этой зонебудет равна гОЯ.где Х. й - соответственно абсцисса и ордината (радиус размещения) )-го тензорезистора.Поскольку поворот кольцевых элементов происходит в противоположных направлениях, тензорезисторы 7 и 8 испытывают приращение деформации растяжения, а тензорезисторы 9 и 10 - сжатия. Это позволяет реализовать измерительную мостовую схему с четырьмя активными тензорезисторами и обеспечить высокий коэффициент передачи датчика(мВ/В), определяемый зависимостьюК = 2503 ),егде Я - коэффициент тензочувствительности материала тензорезисторов.Формула изобретения Тензорезисторный датчик давления, содержащий крышку, корпус с подводящим и отводящим штуцерами, размещенными на одной оси, между которыми соосно с ними установлен трубчатый чувствительный элемент с тензорезисторами, при этом центральная часть трубчатого чувствительного элемента выполнена утоненной, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен двумя кол ьце вы ми элементами, размещен н ы ми коаксиально с трубчатым чувствительным элементом и расположенными с двух сторон от центра утоненной части, причем один из идентичных торцов каждого из элементов связан кольцевыми перемычками с утоненной частью трубчатого чувствительного элемента, а тензорезисторы установлены на внешней поверхности кольцевых элементов, при этом внутренние поверхности кольцевых элементов выполнены коническими и ориентированы в одну сторону,1778570Составитель А.ХусаиновРедактор Н.Коляда Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп Заказ 4184 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101