Датчик давления и разности давлений

САН ийСоюз СоветскихСоциалистическихРеспублик СПИИЗОБРЕТЕНИЯ ц 699376 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Зая влено 13,10,7 7 (21) 2533021/18-10с присоединением заявки РЙао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 28.11,79(71) Заявитель Московский институт электронного машиностроения(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЙ И, РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ Изобретение относится к области изме.рительной техники. Предлагаемый датчикпозволяет с высокой точностью одновременно производить измерения двух давлений и разности этих давлений. При этомвыходная информация получается в виде5частотно-модулированных сигналов,Известны датчики давлений с частотным выходным сигналом 1.Недостатками известного датчика яв 1 Оляются отсутствие возможности выдачиинформации одновременно о двух измеряемых давлениях и о их разности и сложность технологии его изготовления,Указанные недостатки обусловлены на 15личием двух мембран, центры которыхжестко связаны стержнем,Кроме того, выходная характеристикапреобразователя весьма существенно отливается от линейной,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является преобразователь для иэмерения давлений и разности давлений 21,содержащий корпус, две мембраны, расположенные в одной плоскости, на каждойиз которых закреплена стойка, смещенныотносительно центра мембран, два кронштейна, и струнные преобразователи перемещения концов стоек в частоту. Датчиквыдает одновременную информацию о величинах двух измеряемых давлений и оразности между этими давлениями. К недостаткам этого датчика следует отнести нелинейную функциональную зависимосмежду измеряемыми давлениями и приращениями частот колебаний струн, что вряде случаев затрудняет практическое использование датчика, а также изменениечастот колебат 1 ий струн при изменении те 1пературы окружающей среды,Целью изобретения является линеаризация выходной характеристики датчикапо измеряемым давлениям и повышениеего температурной стабильности.Указанная цель достигается тем, чтов датчике давлений и разности давлений,содержащем корпус, в котором выполне3 69937 ны расположенные в одной .плоскости две идентичные мембраны с закрепленными на них стойками, между которыми закреплена струна струнного преобразователя перемещений мембран в частоту, и кронштейны, установленные на торцовой части корпуса, стойки выполнены Г-образной формы, а четыре кронштейна установлены по двв с каждой стороны от оси, соединяющей центры мембран, причем конец каж- О дой Г-образной стойки размещен между двумя кронштейнами, и между каждой из Г-образных стоек и парой неподвижных кронштейнов закреплены струны струнного дифференциального преобразователя пере мещений конца Г-образной стойки в частоту.Нв фиг, 1 представлен продольный разрез предлагаемого датчика; на фиг. 2- то же, вид сверху; на фиг, 3 - сечение 20 датчика по мест 3 м крепления Г-образных стоек.В корпусе 1 датчика (фиг. 1) выполнены две цилиндрические расточки, торцо 25 вые части которых образуют тонкие круглые мембраны 2 и 3, Измеряемые давления Р 1 и Р подаются в полость растогчек через штуцеры 4 и 5, приваренные к корпусу 1 или установленные в нем на резьбе.Стойки 6 и 7 (фиг. 2) жестко закреплены на мембранах 2 и 3 перпендикулярно их поверхности с некоторым одинаковым смещением относительно центров мембран 2 и 3. Широкие стороны стоек 6 и 7 расположены перпендикулярно оси, соединяющей центры мембран 2 и 3.Стойки 6 и 7 имеют Г-образную форму в сечении, перпендикулярном оси, соеди 40 няющей центры мембран 2 и 3 (фиг. 3).На торцовой части корпуса 1 установлено четыре неподвижных кронштейна 8, 9, 10. и 11 по двв с каждой стороны от оси, соединяющей центры мембраны 245 и 3 (фиг, 2). Между Г-обрвзной стойкой 6 и парой неподвижных кронштейнов 8 и 9 натянуты струны 12 и 13 дифференциального струнного преобразователя перемещений конца Г-юбразной стойки 6 в50 частоту. Для возбуждения незатухающих автоколебаний струн 12 и 13 последние помещены в воздушный зазор сильных постоянных магнитов 14 и 15, Аналогично между Г-обрвзной стойкой 7 и парой неподвижных кронштейнов 10 и 11 натянуты струны 16 и 17 второго дифференциального преобразователя перемещений конца стойки 7, Струны 16 и 17 помещены 6 4в поле постоянных магнитов 18 и 19. Между стойками 6 и 7 натянута струна 20, помещенная в поле постоянного магнита 21.Датчик работает следующим образом.Информация об измеряемом давлении Р снимается с первого дифференциального преобразователя (струны 12 и 13) в виде разности или отношения частот струн 12 и 13.Положим, что при Р 1 - 0 начальные частоты струн 12 и 13 равны между со- бой, Они определяются выражениемИо о 1 о 2 26 " ЯЯ где И - номер гармоники, на которойпроисходят возбуждение автоколебаний струн 12 и 13, врассматриваемом случае Н = 1;6 - длина струны 1 2 или 13;- сила начального натяженииострун 12 (13);5 - плошадь поперечного сеченияструны 12 (13);р - плотность материала струны12 (13),При подаче в левый штуцер 4 избыточного давления Р 4 ) 0 мембрана 2 прогнется и стойка 6 изменит свое угловое положение таким образом, что натяжение струны 12 увеличится, а струны 13- соответственно уменьшится. При этом частоты струн 12, 13 будут равны4 "о 1 кр 1 (2)12 РЫ 1 Гогде- текущее значение частоты струны 1 2 дифференциального преобразователя;- текущее значение частоты второй струны 13 дифференциального преобразователя;- коэффициент пропорциональности, обусловленный геометрическими размерами мембраны 2,стойки 6 и свойствами материала мембраны 2;Р 1 - величина измеряемого давления.) Э ф 3О":р 7 699376 8 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я щей центры мембРан причем конец каждойГ-образной стойки размещен между двумяЙатчик давлений и разности давлений, кронштейнами, и между каждой из Г-обсодержащий корпус, в котором выполнены разных стоек и парой кронштейнов зекренразложенные в одной плоскости две иден-. 5 лены струны дифференциального преобратичные мембраны с закрепленными на них зователя перемещений конца Г-образной стойками, между которыми закреплена стойки в частоту, струн бурунного преобразователя переме- Ис чники ииф м ии щений мембран в частоту, и кронштейны,принятые во внимание при экспертизе установленные на торцовой части корпуса, 10 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це. Вибрационно-частотные преобразолью линеаризации выходной характеристи- ватели, НИКИМП, Сборник научно-техники датчика по измеряемым давления и по- ческих статей, Под ред. Эткиня Л, Г, вышения его температурной стабильности, Ч. 1, М., 1970, с. 134. в нем стойки выполнены Г-образной фор-2, Авторское свидетельство СССР мы, а четыре кронштейна установлены по М 600405, кл. 6 01 Ь 11/00, 1976 два с каждой стороны от оси, соединяю- прототип), Ь Фиг.1М В Е ЬО 3 фкутс 1 ИИГ 1 И Заказ 7207/45 Тираж 1073 ПодписноеФилиал ИПП "Патент", г, Ужгород, улПроектная, 4