Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 969 9) 01 9 СА РЕТЕН ЕЛЬСТ сторон - раметры ным соот держит корпус 1, упруглой мембраны 2, елое с опорным осругицып ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССР М 1615578, кл. 0 01 9/04, 01.09,88.(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в . различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температу ры измеряемой среды. Целью изобретения является ловышение точности в условиях действия термоудара, увеличение термостойкости и чувствительности за счет размещения радиальных тензореэисторов в зоне Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды (термоудара).Целью изобретения является повышение точности в условиях действия термоудара, увеличение термостой кости и чувствительности.На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик давления; на фиг, 2 - то же, общий вид; на фиг. 3 - узел на фиг. 1; на фиг. 4 - узел П на фиг. 1,Датчик давления сой элемент в виде колненной за одно ц мембраны, где температура и ее изменение полностью идентичны температуре и ее изменению в зоне размещения окружных тензорезисторов и за счет идентичности и минимизации термических сопротивлений зон размещения радиальных и окружных тенэорезисторов, В датчике давления окружные и радиальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомными перемычками и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных кольцевых секторов, ограниченных с наружной стороны границей раздела мембраны и опорного основания, с внутренней стороны - окружностью, равноудаленной от границы раздела мембраны и опорного основания, и с боковых щ диусами мембраны, причем паекторов выбраны по приведеншения. 4 ил.Г нованием 3; на которои расположены соединенные в мостовую схему тензорезисторы. Окружные 4 и радиальные 5 тензорезисторы выполнены в виде соединенных низкоомными перемычками 6 и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных кольцевых секторОв 7. Каждый кольцевой. сектор ограничен с внутренней стороны окружностью 8, равноудаленной от границы 9 раздела, мембраны и опорного основания. С наружной стороны секторы ограничены границей 9 раздела мембраны и опорного основания,Датчик давления работает следующим образом.При воздействии на бв ней возникают радиальные напряжения, которые приводят к появлению на планарной стороне мембраны радиальных и тангенциальных деформаций (фиг. 3 и 4), Так как кольцевые секторы ограничены с наружной стороны границей раздела мембраны и опорного основания, с внутренней стороны - окружностьюравноудаленной от границы раздела мембраны и опорного основания, и с боковых сторон радиусами мембраны, а также в связи с тем, что параметры кольцевых секторов выбраны исходя из представленных соотношений, сектор окружного тензорезистора (фиг.3) подвергается воздействию растягивающих тангенциальных деформаций, направленных перпендикулярно длине резистора.В результате воздействия таких деформаций сопротивление сектора окружного тензорезистора увеличится, Вследствие аналогичных причин .Сектор радиального тензорезистора (фиг. 4) подвергается воздействию растягивающих тангенциальных деформаций, направленных перпендику- " лярнО длине резистора, и сжимающих радиальных деформаций, направленных вдоль длины резистора. В результате воздействия таких деформаций сопротивление сектора радиального тензорезистора уменьшитсяВ связи с тем, что окружные и радиальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомных перемычками и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных секторов, то во-первых, изменение сопротивления окружных и радиальных тензорезисторов будет равно сумме изменений сопротивлений соответствукицих секторов, а во-вторых, изменения сопротивлений соответствующих секторов равны между собой, Увеличение сопротивлений противоположно включенных окружных резисторов и уменьшение противоположно включенных радиальных резисторов преобразуются мостовой схемой в электрический сигнал, который поступает на выходные контакты датчика. При воздействии нестационарной температуры измеряемой среды (термоудара) вследствие различных термических сопротивлений сравнительно тонкой мембраны и массивного опорного основания на мембране возникает неравномерное поле температур, В связи с тем, что размеры секторов радиальных и окружных тензорезисторов одинаковы, а все секторы с наружной стороны ограничены границей раздела мембраны и опорного основания, а с внутренней стороны - окружностью, равноудаленной от гоаницы раздела мембраны и опорного основания, то несмотря на нестационарный характер изменения температу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ры на планарной стороне мембраны, среднеинтегральная температура секторов окружных и радиальных тензорезисторов, изменяясь со временем, будет одинакова в каждый конкретный момент времени. Одина. ковая температура радиальных и окружныи тензорезисторов в каждый конкретный мо . мент времени вызывает одинаковые изменения сопротивлений тенэорезисторов, которые вследствие включения тензорезисторов в мостовую схему взаимно компенсируются,Аддитивная температурная погрешность датчика давления при воздействии не- стационарной температуры измеряемой среды от+5 С до температуры жидкого азота не превышает 0,6.П реимуществом предлагаемого датчика является повышение точности в условиях воздействия нестационарной температуры измеряемой среды за счет полной идентичности температуры и ее изменения при термоударе в зоне размещения радиальных и окружных тензорезисторов. Другим преимуществом конструкции является увеличение нагревостойкости за счет идентичности и минимизации термических сопротивлений зон размещения радиальных и окружных тензорезисторов, а также их отдельных элементов, Преимуществом конструкции является также повышение чувствительности за счет размещения радиальных и окружных тензорезисторов в зоне максимального изменения радиальных деформаций, а также за счет суммирования воздействия радиальных и тангенциальных деформаций.Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус, мембрану с утолщенным периферийным основанием и. закрепленные на планарной стороне мембраны и соединенные низкоомными перемычками в мостовую схему окружные и радиальные тенэореэисторы, выполненные в виде тензоэлементов, соединенных последовательно другими низкоомными перемычками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности в условиях действия термоудара, увеличения термостойкости и чувствительности, в нем тензоэлементы выполнены в виде кольцевых секторов, причем одна дуга каждого кольцевого сектора расположена на окружности радиуса г 1 мембраны, а другая - по окружности радиуса г, который определен иэ условия г 2 0,8 г 1, при этом боковые стороны кольцевого сектора расположены по радиусам, угол О между которыми определен из условия1696918 дактор оставитель Ь. Слюсаревехред М.Моргентал Корректор Т. Малец Зубко Заказ 4299 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-Зб, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина