Датчик давления

)5 О 019 МИТЕТОТКРЫТИЯМ СУДАРСТВЕННЫИ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ГКНТ СССР миров, Т. С о СССР 02.10,88 быть испо ауки и тех авления с и ях воздейс ры измеря и, что в дат ьзоики,овы- твия емои чике Изобрет ной технике, назначенн различных о ости к датчикам, предя использования в науки и техники, свям давления в условиях в част м дл ластях ерени занных с и О"(фдад) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Датчик давления можетван в различных областях нсвязанных с измерением дщенной точностью в условинестационарной температусреды, Цель достигаетсяте; е относится к измерите воздействия нестационарной т емпературы измеряемой среды (термоудара).Целью изобретения является повышение точности в условиях действия термоудара, повышение чувствительности термостойкости,На фиг, 1 изображен общий вид датчика давления; на фиг. 2 изображены фрагменты датчика.Датчик давления содержит корпус 1, упругий элемент в виде круглой жестко защемленной мембраны 2, выполненной за одно целое с опорным основанием 3, на которой расположены соединенные в мостовую схему тензорезисторы, размещенные по дуге окружности 4 и по радиусу мембраны 5, Окружные тензорезисторы 4 и радиальные тензорезисторы 5 выполнены в виде соединенных никзоомными перемычками 6 и равдавления, содержащем корпус, упругии элемент в виде жестко защемленной мембраны, выполненной за одно целое с опорным основанием, на которой расположены соединенные в мостовую схему тензорезисторы, размещенные по дуге окружности и по радиусу мембраны, окружные и радиальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомными перемычками и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных тензоэлементов, причем параметры элементов выбраны по представленным соотношениям, 2 номерно размещенных по периферии мембраны идентичных тензоэлементов 7, Тензоэлемент тензорезисторов выполнен в виде отрезков кольца, одно основание которого выполнено в виде дуги окружности рудиусом, равным радиусу мембраны, и расположено на границе 8 раздела мембраны и опорного основания. Другое основание отрезка кольца в виде дуги окружности 9, равноудаленной от границы раздела лембраны и опорного основания, расположено на этой окружности, Параметры элел 1 ентов выбраны в соответствии с заявляемыми соотношениями.Датчик давления работает следующим образом.При воздействии на мембранудавления в ней возникают радиальные и тангенциальные напряжения, которые приводят к появлению на планарной стороне мембраны радиальных и тангенциальных деформаций (см, фиг. 2), В результате воздействия таких деформаций сопротивление резисторногоэлемента радиального тензорезистора уменьшается. Вследствие аналогичных причин резистивный элемент окружного тензорезистора (см, фиг. 2, узел 1), подвергается воздействию растягивающих тангенциальных деформаций, направленных вдоль длины резистора, и сжимающих радиальных деформаций, направленных перпендикулярно длине резистора, В результате воздействия таких деформаций сопротивление элемента окружного тензорезистора увеличивается. В связи с тем, что окружные и радиальные тензорезисторы выполнены в виде последовательно соединенных низкоомными перемычками и равномерно размещенных по периферии мембраны идентичных тензоэлементов, то. во-первых, изменение сопротивления окружных и радиальных тензорезисторов равно сумме изменений сопротивлений соответствующих идентичных тензоэлементов, а во-вторых, изменения сопротивлений соответствующих элементов равны между собой,увеличение сопротивления противоположно включенных окружных резисторов и уменьшение противополокно включенных радиальных резисторов преобразуется 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 тенэоэлементы радиальных и окружных тензореэисторов имеют одинаковые размеры вдоль радиусов мембраны, так как, с одной стороны. они ограничены границей раздела мембраны, а с другой стороны, окружностью, равноудаленной от границы раздела мембраны и опорного основания, то, несмотря на нестационарный характер изменения температуры на планарной стороне мембраны, среднеинтегральная температура окружных и радиальных тенэорезисторов, изменяясь со временемодинакова в каждый конкретный момент времени, Одинаковая температура радиальных и окружных тензореэисторов в каждый конкретный момент времени вызывает одинаковые изменения сопротивлений тензорезисторов, которые вследствие включения тензорезисторов в мостовую схему взаимно компенсируются,Технико-экономическим преимуществом датчика давления 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 термиче ских сопротивлений зон размещения радиальных и окружных тензорезисторов, а также их отдельных элементов, Причем повышение термостойкости достигнуто при тех же конструктивных материалах. Преимуществом кон струкции является также повышениечувствительности за счет размещения большей части сопротивлений элементов радиальных и окружных тензорезисторов в зоне максимального изменения радиальных де формаций, а также за счет суммирования воздействия радиальных и тангенциальных деформаций, За счет повышения чувствительности становится возможным при тех же самых конструктивных размерах изготавли вать датчики давления на меньшие пределыизмерения. Преимуществом конструкции является также возможность улучшения габаритна-массовых характеристик за счет освобождения центральной части мембраны 25 от тензорезисторов,Формула изобретения Датчик давления, содеркащий корпус,мембрану радиуса г 1 с утолщенным периферийным основанием и закрепленные на пла- ЗО нарной стороне мембраны и соединенныенизкоомными перемычками в измерительную мостовую схему окружные и радиальные тензореэисторы, каждый из которых выполнен в виде множества тензоэлемен тов, соединенных последовательно междусобой другими низкоомными перемычками, при этом каждый тензозлемент выполнен в виде отрезка кольца, внешняя дуга которого расположена на окружности мембраны ра диуса г 1, а внутренняя - на окружности радиуса г 2, который определен из условия г 20,8 г 1, от л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности в условиях действия термоудара, повьшения чувствительности и 45 термостойкости, в нем расстояние Ь междуконцами внешней дуги тензоэлемента окружного тензорезистора и2 между концами внутренней дуги тензоэлемента радиального тензорезистора определены 50 из следующих соотношений:О =О 1 г 1;юг=02 гг; гг-п о -Ог Г4 Г 2 ( ГЗ - Г 2 )П ---Г 1 о02г 2 г 1ГГ 1 +гр 5 Ь- о01= - ,гггдеО - минимально допустимое расстояние соответственно между концами внешней дуги тензоэлемента радиального тензорезистора, или концами внутренней дуги тензоэлемента окружного тензорезистора.5, ул, Гагарина, 101 Заказ 3181 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписн бретениям и откр аушская наб., 4/5