Устройство для измерения давления

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК И 9) ( А"(зи 4 С 01 Ь 9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВУ юп, 938политехнический инсти ев, Е.П, Осадчи 88.8)свидетельство СССРС 01 Ь 9/04, 1986 ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛ(57) Изобретение мо жет быть исполья давления с лов условиях воздейвибраций. С этой овано для измере ышенной точность твия термоуда ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(56) АвторскоеМф 1364924, кл целью на стержневом упругом элементес металлопленочными тензорезисторами,расположенными на противоположныхплоских гранях, размещены терморезисторы 9, 14 выполненные в виде меандра. Вследствие этого в случае наличияградиента температуры по поверхностиупругого элемента в каждой мостовойизмерительной цепи происходит компенсация температурной погрешности. Благодаря тому, что тензорезисторы 5-8и 10-13 цепей 15, 16 расположены покраям плоских граней идентично и Их;сигналы складываются, происходит компенсация погрешности от вибрации иизгиба стержневого упругого элемента. 4 ил.31.15081зобтетете относится к измрительнотт т ехтттттсс, д тттстттто к ус т рст - стнам листдттционного измереня тдттце. ния, и .тосот бьггь ттс.тстстьзогттттс;т,ттт измеретия быстроперемениых датлетпи жидких тт газосбрдзных сред н услстиях си.тт,ного теплового воздействия и нибрдцти, ндпример при изморетии давления пороховых газон в топлив - но-энергетических сстемдх дттигд елей внутреннего сгорания и т.п.Целью изобретения яттляетстт понт,тцтение точности и чувтсвительности н ус - ловиях воздействия термоудара и виб раций.д Фиг. 1 изображена конструкцтя датчика давлений; на Фиг. 2 а - конструкция чуттстнтттельного элеметггд, на Фиг. 20 - коттструкция чупс тнительо ного элемента, повернутого на 180 вокруг продольной оси; на Фиг. 3 иэмсрительная схемд устройстнд; тта Фиг, 4 - нид чувствительного элемента при изгибе, 25Датчик дднления (Фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, штуцер 3, стержневой упругий элемент 4 с метдллопленочными тенэорезистордми тт термореэттстордмтт, сфор мировднными пд противоположных плоских гранях А и Б. Вд грани Л размещены тензорезисторы 5-8 тт терморезистор 9 (Фиг, 2 д), на грдтти Б - теизорезисторы 10-13 и терморезистор 14 (Фтг, 2 б).35 Тензорезисторы 5, 7 и 1 О, 12 устднон,цены в продольттст ттдпрднлении по краям грдней Л и Б, а теизорезисторы 6, 8 и 11, 13 - в поттеречном. Телзорезистсры 5 - 8 и 10 - 13 образуют по Форме 40 квадраты, внутри которых размещены терморезисторы 9 т 14, имеющие сорлту меандра, ко гор. ттт заполнена плотддь,: - 7 огрднтттеидя тттзорезттсторд.н -7 и 10-13. Терморезистс ры 9 и 14 включены 45 н плечи ттостсвьтх тт тттертттелт,тттх цс пей 15, 16, обрдзонднных теттзорезисторами 5- 7 и 1-13. Терморезистор 9 включетт ттоследондтельно с тензорезистором 7 н гермореэистор 14 - пос 50 ледондтельно с тензсрезистором 2, Едпрдвление длинных сторон меднцров тертторезттсторог 9 и 14 совпадает с направлением тензорезисторон 7 и 12 (они пдрдлцельны) . Плотяадь, огранив ченная тензорезистордми 5-8, рдвнд площддтт, огрднт тс тп. й теизореэтс торами 10 -3. Вт: т кттотт,тх изм. ртттельных цепей 5 Сттз тензорези горон 5-8 т терморсзттс.тора 9) тт 16 (и.ттензорезисторон 10 - 3 и гср т ттсторд 14) подключены к источнику 17 питдния (Фттг. 3). Выход мстстоиои измерительной цепи 15 соедттнен с холомустлителя 18, а выход мостовой измерительной цепи 16 - с входом усилителя 19. Выходы усилителей 18 и 19 соединены с входами сумматора 20, выходкоторого подключен к измерительномуприбору 21,Датчик работает следующим образом.При подаче измеряемого давления намембрану 2 (фиг. 1) давление преобразуется в силу, которая передается,.стержневому упругому элементу 3, Тензорезисторы 5-8 и 10-13 (Фиг. 2 а, б)испытывают деформацию: тензорезисторы5, 7 и 10, 12 - продольную, а тензорезисторы 6, 8 и 11, 13 - поперечную.Вследствие этого на выходе мостовыхизмерительных цепей 15 и 16 (фиг. 3)появляется сигнал, пропорциональныйизмеряемому давлению, Сигнал с мостовой измерительной цепи 15 усиливается усилителем 19. Сигналы с усилителей 18 и 19 складываются в сумматоре20, С выхода сумматора 20 сигнал подается на измерительный прибор 21.При работе датчика в условиях действия нестационарных температур илипри работе в условиях сильного теплового воздействия (когда температураизмеряемой среды значительно отличается от температуры окружающей среды),т.е. в случае наличия градиента температур по поверхности упругого элемента, н каждой мостовой измерительной цепи благодаря наличию терморезисторов 9 и 14 происходит компенсаття температурной погрешности. Неравномерность распределения температурыпо поверхностям А и Б стержневого упругого элемента 3 (фиг. 1) учитывается при компенсации благодаря вьптолнению терморезисторов 9 и 14 в формемеандрон, которыми заполнены площади, ограниченные тензорезисторами 5-8и 10-13. При работе датчика в условиях действия вибраций, когда возникают напряжения изгиба, н устройстве происходит компенсация погрешностей от изгиба. Компенсация происходит благодаря тому, что тензорезисторы 5-8 и 10-13 мостовых измерительных цепей 15, 16 (Фиг. 2 и 3) расположены по краяхВетс тВенноа с 11 Г 11.ы с )т 1 х л 1сГОеыхизмерительных цепей складываются,Так например при и гибе стержнеЭ 15вого упругого элемента в плоскости,перпендикулярной граням А и Б (фиг,4),тензорезисторы 5 и 7 мостовой изме -рительной цепи 15 будут испытыватьдеформацию изгиба со знаком плюс, а,тензорезисторы 10 и 12 мостовой измерительной цепи 16 - со знаком минус.Эти деформации и соответствующие имизменения сопротивлений тензорезисторов 5, 7 и 10, 1 равны по величине и противоположны по знаку, В каждой мостовой измерительной цепи вэтом случае возникает погрешность,однако эта погрешность компенсируется в сумматоре 20 устройства, поскольку возникающие погрешности равны ипротивоположны по знаку,Аналогичным образом деформацииизгиба компенсируются в других плоскостях.25Устройство имеет повышенную чувствительность, так как на измерительный прибор подается сигнал, равный сумме сигналов двух мостовых измерительных цепей.Благодапя тому, что в устройстве уменьшается температурная погрешность, повышается чувствительность и значительно уменьшается влияние изгиба чувствительного элемента на выходной сигнал, повышается точность и стабильность,30 Применение изобретения позволяет повысить точность, чувствительность и стабильность. При этом чувствительность повышается в 2 раза, точность40 более чем в 1,5 раза. Формула и з обретения 51)1 )( гс 1 сл 11 х граней А и Б 1,1 О 111111) 11 соот -ч 16ХО 1)1 Ус мР л 61)1111 Ус Ос /п 11 с 111 У 1) со с:. ГО 1) -ж 11 О Выл У 11) УГ 11 м элеме 11 том 11 а к)тОРОмВыполнены четыре взаимно перпендику -лярные и равные 11 о площади грани, на одной пз которых расположена перваяизмерительная мостовая цепь пз тензорезисторов, а на другой, ей параллельой, вторая мостовая измерительная цепь, при этом в обеих мостовых цепях два тензорезистора расположены по краям грани параллельно оси стержневого упругого элемента, а два других - перпендикулярно им и образуют на гранях равные квадраты, а также источник питания, измерительный прибор, первый и второй усилители, сумматор, при этом выход первой мостовой измерительной цепи сос)пнен с входом первого усилителя, выхо;с Второй - с входом второго усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, подключенного к измерительному прибору, а вход второй измерительной мостовой цепи соединен с источникомпитания, о тли ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и чувствительности в условиях воздействия термоудара и вибраций, в него введены два терморезистора, причем два тензорезистора второй мостовой цепи, расположенные по краям грани, образуют противоположные пле - чи моста, и в одни из плеч первой и второй измерительных мостовых цепей включено по одному упомянутому терморезистору, при этом каждый терморезистор выпопнен в форме меандра, расположен в площади квадрата, а длинные стороны меандра совпадают с направлением расположения тензорезисторов, в плечи которых терморезисторы включены, при этом вход первой мостоВой измерительной цепи также соединенс источником питания, а вы;од первогоУстройство для измерения давления, усилителя соединен с вторым входомвключающее датчик давления, содержащий сулглгатора,151 5081 аре Составитель О. СлТехред Л.Олийнык Корректор О. Ципл аковск едактор одписное ираж 789 акаэ 6270/4 ательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 водственн ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5