Датчик давления

(5 ц 4 С 01 1 9/04 л; рррА;т1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУВ ой 8, на котоой насадки 9 за- выполненная разделительной мембра рой при помощи кольце креплена прокладка 10 из гибкого теплоиэоля риала, например, из а виионного матееста. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Пецэецский политехнический инс титут(56) Авторское свидетельство СССР ( 1462128 кл. С 01 1. 9/04 1986.(57) Изобретение может быть использовано для измерения давления с повышенной точностью в условиях воздействияя цестациоцарцых температур, например в двигателях внутреннего сгоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлетпш в дгателях ццутреццего сгорания,ель изобретения - ур е лцчециеточности цри работе в условиях действия циклического термоудара повышенной температуры,1 а фцг.1 представлеца конструкциядатчика; ца фиг,2 - расположение тензорезисторов ца мембране; ца фиг,3распределение температуры по поверхности мембраны,Датчик давления содержит корпус 1,воспринимающую мембрану 2, на которойсформированы по интегральной технологии металлопленочные тецзорезисторы3-6, Воспринимающая мембрана 2 выполнена заодно со штоком 7 установленным в ее центре, ток 7 соединен с 2рания, С этой целью воспринимающая мембрана соединена с разделительной мембраной штоком. На разделительной мембране установлена гибкая теплоиэоляционная прокладка, которая закреплена при помощи кольцевой насадки. Между воспринимающей и разделительной. мембранами установлена перегородка, выполняющая функцию теплового экрана, На воспринимающей мембране сформирова" ны тензореэисторы, включенные в измерительную мостовую цепь. Тензореэисторы, расположенные по дуге окружности, своей срединной частью размещены на окружности с радиусом, равным расстоянию от центра мембраны до середины радиальных тензорезисторов, 3 ил. Между воспринимающей 2 и разделительной 8 мембранами установлена перегородка 11 с отверстием в центре Перегородка 11 может быть выполнена, например, иэ керамики, Через отверстие в перегородке 11 пропущен шток 7. Полость 12 между воспринимающей 2 и разделительной 8 мембранами ваку умированаЗамембранная полость 13 вакуумирована или заполнена инертным газом, Тензорезисторы 3-6, установленные на воспринимающей мембране 2, включены в мостовую измерительную цепь. Расположение тенэорезисторов3-6 на мембране 2 представлено на, фиг2. Тенэорезисторы 3 и 5установ" ленные в радиальном направлении, выполнены составными иэ двух равных5 частей. Тензорезисторы 4 и 6, расположенные по дуге окружности, своей срединной частью размещены на окружности с радиусом, равным расстоянию от центра воспринимающей мембраны 2 до середины радиальных тенэорезисторов Зи 5.Датчик давления работает следующим образом.Измеряемое давление преобразуется 15 разделительной мембраной 8 в силу, которая передается посредством штока 7 воспринимающей мембране 2. Последняя прогибается и тенэореэисторы 3-6 воспринимают ее деформацию. Тензоре зисторы 3 и 5 воспринимают радиальную деформацию, а тензорезисторыи 6- окружную, На выходе мостовой измерительной схемы, образованной цз тгцэорезисторов 3-6, появляется сигнал, 25 пропорциональный измеряемому давлению,При работе датчика в условиях действия циклического термоудара подышенной температуры, среда воздействует на гибкую теплоиэоляционную,про кладку 10, которая передает (в силу своей гибкости) распределенную нагрузку на разделительную мембрану 8 и одновременно снижает тепловое воздействие на нее, Теплоизоляционная прокладка 10 способствует уменьшению теплопередачи от измеряемой среды через шток 7 к воспринимающей мембране 2. Благодаря наличию теплоиэоляционной прокладки 10 снижаются темпе- ,10 ратурные деформации разделительной мембраны 8 и, как следствие, уменьшается температурная погрешность, вызванная температурными деформациями мембраны.45 Поскольку внутренняя полость 12 между воспринимающей 2 и разделительной 8 мембранами вакуумирована, в конструкции датчика практически исключена теплопередача от разделительной мембраны 8 к воспринимающей мембране эа счет." теплопроводности газа и теп-, лопередачи путем конвекции. Кроме того, вакуумирование полости 12 поэзо" ляет исключить воэможность влияния теплового расширения газа, Все это также снижает температурную погрешность,Для уменьшения теплопередачи путем излучения, в конструкции предусмотрена теплоизоляццоццая перегородка 11, которая позволяет преградитьпоток теплового излучения от разделительной мембраны 8 к воспрццимающеймембране 2 и тем. самым уменьшить,еетемпературу, что, в свою очередь,приводит тоже к уменьшению температурной погрешности, Теплопередачасо стороны измеряемой среды к восприцимаюшей мембране 2 происходит, восновном, через стенки корпуса 1 цшток 7, Теплопередача осуществляется за счет теплопроводцостц материалаштока 7 и корпуса 1.Поскольку шток 7 с разделительноймембраной 8 значительно увеличиваюттепловую инерционность восприцимающей мембраны 2, циклическое цэмецение температуры измеряемой среды почти це передается,ца воспрццимающуюмембрану 2 и ца последней имеет место установившаяся температура, практически с линейно мецяющимся градиентом по радиусу, Наличие градиентатемпературы обусловлено различиемтгмпературцых условий в цецтре, гдерасположен шток 7, ц ца периферии,в месте заделки,Распределение температуры по радиусу воспринимающей мембраны, полученное экспериментальным путем, представлено ца фиг,З, Вследствие наличияградиента температуры по радиусу мембраны, температура в различных точкахрадиальных тензорезисторов 3 ц 5 цгодинакова, Температура в центре мембраны максимальна и минимальна ца периферии, Поскольку в месгах установ ки радиальных тецзорезисторов 3 и 5градиент температуры меняется линейноот начала до конца каждого тецэорезистора, то точка среднего значениятемпературы совпадает с центром радиальцых тецзорезисторов, При этом изменение сопротивлений радиальных тенэореэисторов определяется средним значением температуры этих тецзорезисторов.Поскольку тенэореэисторы 4 и 6расположены по дуге окружности и своей срединной частью размещены на окружности с радиусом го, равным расстоянию от центра мембраны до середины радиальных тензорезисторов 3 и5, то изменения сопротивлений этихтецэорезисторов равны изменениям со15255противлений от температуры тензорезисторов 3 и 5, Так как тензорезисторы 3 и 5, 4 и 6 включены в мостовую измерительную схему, "то в нейпроисходит саМокомпенсация температур 5ной погрешности,Применение изобретения позволяетуменьшить температурную погрешностьв условиях действия циклического термоудара повышенной температуры до0,5-37., Уменьшение температурной погрешности повышает точность и стабильность датчика, в котором обеспечивается работа мембран и тенэореэисторовв ненапряженных тепловых режимах, чтопозволяет повыситд надежность,Формула изобретения 20 Датчик давления, одерж;паяй размешенпую в корпусе первую измеритель 04 6ную мембрану, на которой установлены тенэорезисторы по дуге окружности и в радиальном направлении, включенные в измерительный мост, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения точности в условиях действия циклического термоудара повышенной температуры, в него введены вторая разделительная мембрана, соединенная по центру штоком с первой, гибкая теплоизоляционная прокладка, закрепленная на второй мембране со стороны измеряемой среды, и теплоиэоляционная перегородка, расположенная между первой и второй мембранами, при этом полость между мембранамц вакуумиронана, а тенэореэисторы, располо" женные по дуге окружности, размешены на окружности с радиусом, равным расстоянию от центра мембраны до середины радиальных тенэореэисторов, 1 Г 1 О1525504 Составитель О,Слвсаревактор И,Касарда Техред А.Кравчук К ор С,Черни Подписное а 78 722 В ям при ГКНТ СССР5 Проиэводствен но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 35 тир арственного 113035, митета по изобретениям и открысква, Ж, Раушская наб., д.