Преобразователь давления

60 разрезе) на фиг.2 - зависимости выходкого сигнала преобразователя отдавления при различных температурахов диапазоне от 20 до 320 С.Преобразователь состоит изцилиндрического корпуса , на котором закреплена мембрана 2, изготовленная иэ материала с высокими упругими свойствами, например сплава44 НХТЮ. Иембрана жестко соединена сштоком 3 с выполненным на нем упругим шарниром 4. Другим концом шток 3жестко соединен с консольной балкой 5, изготовленной из коваровогосплава, например сплава 29 НК, накоторой стеклоприпоем закреплены полупроводниковые тензорезисторы 6, 15представляющие собой нить кремнияр-типа с ориентацией 111) с платиновыми контактами и токовыводами.Преобразователь работает следующим образом. Измеряемое давление 20воспринимаетсямембраной 2. Прогибмембраны под действием давления передается посредством штока 3 с упругим шарниром 4 на консольную балку 5с полупроводниковыми тензорезисторами 6. Прогиб консольной балки приводит к изменению сопротивления закрепленных на ней тензорезисторов,причем изменение сопротивления, аследовательно, выходного сигналапреобразователя пропорционально измеряемому давлению.Основными преимуществами предлагаемого устройства являются расширение динамического диапазона работы,улучшение метрологических характе- З 5ристик и значительное расширениетемпературного диапазона работы преобразователя,Улучшение метрологических характеристик предлагаемого устройства 4достигается жестким сварным соединением штока с мембраной и консольнойбалочкой с помощью лазерной сварки.Это позволяет повысить его собственную частоту и расширить динамическийдиапазон работы преобразователя, атакже улучшить воспроизводимостьметрологических характеристик предлагаемого преобразователя, Кроме того, улучшение метрологических характеристик преобразователя достигается .выполнением штока с упругим шарниром, имеющим малую иэгибную жесткость, что позволяет исключить параэитную составляющую нагрузки консольнф 1 балки с тенэорезисторами,которая приводит к нелинейности градуировочных характеристик преобразователя. Размеры упругого шарнира определяются из условия прочности упругогошарнира на изгиб.При заданной относительной деформации упругого элемента - балки положение упругого шарнира по высотештока, позволяющее осуществить лииеариэацию градуировочных характе- у ристик преобразователя, можно определить из выражения, входящего вформулу для определения деформациибалочки,3 . , а Ьгде 3 н 3 - моменты инерции площадисечения упругого шарнираи консольной балки соответственно- длина упругого шарнира;1, - расстояние от места закрепления балки к местукрепления штока к балке;а - расстояние от упругогошарнира до места крепления штока к балкей - прогиб балки,При выполнении условия- - ,обеспечивается минимальная нелинейностьградуировочных характеристик преобразователя.Возможность расширения рабочегодиапазона температур устройства представлены на фиг.2, где приведеныградуировочные характеристики предлагаемого преобразователя давленияпри различных температурах в диапазоне от 20 до 35 С,В предлагаемом устройстве консольная балка выполнена из сплава коваровой группы 29 НК-материала, имеющего коэффициент линейного расширения(КЛР), близкий к КЛР кремния. Длякрепления кремниевых тензореэисторов к балке использовался стеклоприпой, например типа С 52-1, с КЛР,близким к кремнию и ковару, обладающий высокими упругими свойствамивплоть до +400 С. Стеклоприпой обеспечивает механически прочное соединение кремниевого тензорезистора сковаровой балкой. В качестве тензореэисторов использованы миниатюрныекремниевые тенэорезисторы типаКремнисторф с платиновыми токовыводами и контактами, позволяющиепроводить термообработку до температуды оплавления стеклоприпоя 760 С.Использование коваровых сплавовдля изготовления балки и стеклоприпоя для крепления кремниевых тенэорезисторов на балках позволяет значительно расширить температурныйдиапазон работы преобразователя всторону высоких температур до +400 Си существенно улучшить воспроизводимость и стабильность метрологических характеристик, так как приэтом сводится к минимуму ползучестьтензорезисторов, обусловленная вязкоупругими свойствами связующих иих изменением с температурой и вовремени.Такое выполнение устройства позволяет значительно расширитьрабочий диапазон частот, улучшитьвоспроиэводимодть и линейность метрологических характеристик преобра эователя, а также значительно расширить рабочий диапазон температур от -604 до +400 С.Предлагаемое устройство может использоваться для измерения давлений жидких и газообразных сред в широком динамическом диапазоне при повышенных и высоких температурах. Возможные области применения - контроль технологических процессов, измерение давления при глубинном бурении нефтяных скважин, исследование параметров двигателей внутреннего сгора-, ния.формула изобретенияПреобразователь давления, содержащий корпус с мембраной, связанной через шток с консольной балкой с полупроводниковыми тензореэисторами,о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью уменьшения нелинейности выходной характеристики и расширения динамического диапазона работы, в немшток жестко соединен с мембраной иконсольной балкой и выполнен с упругим шарниром, расстояние от которогодо места крепления штока к балке неменее длины упругого шарнира. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР883680 иы., мд 16 тавитель О.ПолевРед А.Савка Корректор А.Дэят едактор П.Ортутай аказ 10210/6 В 1130 1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ил Тираж 910ИПИ Государственног по делам изобретениМосква,.Ж, Раук одписноекомитета ССи открытийкая наб., д