Датчик давления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕоо о У Союз Советских Социалистических Республик(32) 26.12.73 осударствонвыв комит Совотв Министров ССС по делам нообротоной и открмтий(45) Дата опубликования описания 24.И,ст ане(72) Автор изобретения ильям Рональд Поли (США) 1) Заявитель Иностранная фирмаБендикс Корпорейшин4) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ тичнои камеры ва внутренняя полость геумирована,На фиг. 1 изобрвид сверху; на фиг.на фиг. 3 - принци ма. Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления с емкостями преобразователями.Известные датчики давления, содержащие упругий чувствительный элемент-мембрану, на которой размещены в центральной части кольцевые электроды одного измерительного конденсатора, а на периферийной части другого, не обеспечивают высокой точности измерения 11),Известны датчики давления, содержащие герметичную камеру, образованную двумя изготовленными из диэлектрического материала, например кварца, зеркально-симметрично расположенными элементами с упругими стенками, на которых р 6 змещены преобразователи деформаций в электрический сигнал, например, тензорезисторные 2,Эти датчики не обеспечивают возможности компенсации погрешностей, связанных с изменением температуры.С целью повышения точности путем уменьшения температурных погрешностей преобразователь деформаций выполнен в виде измерительного и эталонного конденсаторов, причем электроды первого размещены друг против друга на центральных, а второго - на периферийных частях противолежащих упругих стенок, а ажен описываемыи датчик, 2 - разрез А - А на фиг. 1; пиальная электрическая схеДатчик давления состоит из корпуса, выполненного в виде двух изготовленных из диэлектрического материала, например кварца, и расположенных зеркально-симметрично чашеобразных элементов 1 с упругими стенками 2, соединенных; например спаянных, по контуру и образующих герметичную камеру 3, которая может быть вакуумирована.На противоположных внутренних поверхностях упругих стенок нанесены, например, на- Ь пылением в вакууме друг против друга электроды измерительного 4 и эталонного 5 конденсаторов, которые включены в электрическую схему с помощью проводников 6 - 9.Емкостное сопротивление Сизмерительного конденсатора 4 и емкостное сопротивление О С, эталонного конденсатора 5 делаются разными на самом низком уровне измеряемого давления, что достигается идентичным выполнением поверхностей пластин конденсаторов 4 и 5 и сохранением одинакового расстояния между пластинами этих конденсаторов. Однако, еслиемкостное сопротивление С конденсатора изменяется согласно формулеС - КЬ (1)где А - плошадь пластин,5 - расстояние между пластинами,К - коэффициент пропорциональности, то расстояние между пластинами конденсатора и их плошадями может варьироваться в соответствии с формулой и поддерживается емкостное сопротивление, равное С и С,.Изменение расстояния между пластинами конденсаторов, вызванное температурным расширением упругих стенок 2, в связи с изменениями температуры влияет на оба емкостные сопротивления Си С, по существу в равной степени, исключая изменения в соотношении выходного сигнала, которые могут происходить из-за теплового расширения.Пластины конденсатора 4 круглые и расположены в центре на противоположных внутренних плоскостях упругих стенок 2, а пластины конденсатора 5 кольцеобразные и расположены по периферии противоположных внутренних поверхностей упругих стенок. При таком расположении изменение давления, приложенного к корпусу датчика извне, вызывает перемещение пластин конденсатора одна по отношению к другой и обеспечивает сигнал, соответствующий приложенному давлению, в то время как пластины конденсатора 5 в сущности неподвижны, изменение давления на них не влияет и они обеспечивают эталонный сигнал.Прогиб под давлением круглых пластин конденсатора 4 определяется по формулегде Р - давление,а - радиус чашеобразного элемента(до внутренней части спая),г - радиальное расстояние прогиба У,1 - толщина чашеобразного элемента,Е - модуль Юнга,гп - величина, обратная коээффициенту Пуансона.Максимальный прогиб упругихстенок в центре (г = О) и коэффициент отклонения любойточки и в центре составляетУ/У.,= - 1, - (а - г)(3)Для того, чтобы избежать ввода активнойемкости проводников в электрические измеренчя на внешние поверхности корпуса можетбыть нанесена тонкая пленка металлическогопокрытия, образующая электрический экран. Из схемы, представленной на фиг. 3, видно,что эталонный конденсатор 5 присоединен к входу усилителя 10, а измерительный конденсатор 4 - в цепь обратной связи этого усилителя.Конденсаторы, питаемые трансформатором 11, 5 который имеет первичные обмотки 12, 13, подсоединенные к источнику переменного тока и индуктивно связанные со вторичными обмотками 14, 15, подсоединены к конденсаторам 4 и 5 соответственно. Схема обеспечивает на выходе усилителя 10 сигнал Ч, который пропорционален отношению емкостного сопротивления С измерительного конденсатора 4 к емкостному сопротивлению С, эталонного конденсатора 5. Так как емкостное сопротивление С, изменяется с изменением давления, а емкостное сопротивление С, постоянно, сигнал Ч является функцией давления.При создании эталонного и измерительногоконденсаторов как интегральных частей датчика оба конденсатора подвержены в равной степени изменениям температуры и погрешность в 20 выходном сигнале из-за изменения температуры незначительна или отсутствует совсем. Кроме того, датчики обладают комплектной конструкцией.Формула изобретения1. Датчик давления, содержащий герметичную камеру, образованную двумя изготовленными из диэлектрического материала, например кварца, зеркально-симметрично расположенными элементами с упругими стенками, на которых размещены преобразователи деформаций в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения температурных погрешностей, преобразователь деформаций выполнен в виде измерительного и эталонного конденсаторов, причем электроды первого размещены друг против друга на центральных, а второго - на периферийных частях противолежащих упругих стенок.40 2. Датчик давления по п, 2, отличающийсятем, что внутренняя полость герметичной камеры вакуумирована.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР279132,кл, б 01 1. 9/12, 1969.2. Патент Франции2076539, кл.б 01 1. 9/00, 1971,50.г оставитель Л. Никиточкинехред О. Луговая Корректор А, Гриценко ираж 11 Я Подписное ов ССС ого ком изобре 5,шская наб.,роектная, 4 филиал П П П Па ъ, г, Ужгоро едактор Г. Мозжечков аказ 276/4 Н И И ПИ Государствен по делам 113035, Москва