Датчик давления с частотным выходом

(72) Авторы изобретения И.А 1) Заявител 4) ДАТЧИК ДАВЛЕ ЧАСТОТНЫМ ВЫХО к измерибыть использо родного ховлений жидкихтотения с ч нные для з- аи гаэообра честве пер- реобраэоватор с тонкоктивным уцас ах для уменьшерешностей осуподбор конструкз которых изгоонатор, так ирукции, причемя значений тепов этих материазвычайно жесткие Изобретение относитс тельной технике и может вано во всех отраслях н зяйства для измерения д и газообразных сред.Известны датчики дав ным выходом, предназнац мерения давлений жидких ных сред, в которых в к вичного измерительного теля используется резон стенным цилиндрическим ком 1 1,В известных датци ния температурных по , ществляют тщательный ционных материалов, тавлияают как сам ре другие элементы конс к диапазонам изменен лофизических парамег лов предъявляются чр требования,нштейн, Г.Р. Браун, 8.8..Н. Тропин и А.И. Чабанов Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик давления с частотным выходом, включающий корпус с размещенными в нем цилиндрическим резонатором с системой возбуждения и регистрации колебаний, и устройством компенсации температурной погрешности 1 2 .8 датчике устройство компенсации температуркой погрешности представляет собой отдельный конвтруктивно обособленный узел, упругая система которого содержит выполненные газообразными (и/или) жидкими средами герметичные камеры, причем давления и. составы сред, заполняющих указанные камеры, подбирают в процессе регулировки уз-ла таким образом, цто результирующий ТКЧ датчика (температурный коэффициент частоты) приближается к нулю., а его начальная частота - к заданному номиналу. Для упрощения компоновки узла резонатора как сам термокомпенсатор, так и,все его детали изготав3 10047 ливаются в виде тел вращения, С цельюувеличения диапазонов регулированияТКЧ и начальной частоты датчика детали термокомпенсатора, замыкающие размерную цепь узла резонатора, соединяю тся между собой с помощью тонкостенныхупругих оболоцек (мембран, сильфонов), ограничивающих герметичные камеры, входящие в упругую систему термокомпенсатора и заполненные газооб разными и (или )жидкими средами.Недостатком известного датчикаявляется сложность и трудоемкостьконструкции как узла термокомпенсации, так и всего датчика в целом, что 15приводит к. очень высокой стоимостиего изготовления.Целью изобретения является упрощение конструкции датчика,Поставленная цель достигается тем, 20что в частотном датчике давления,включающем корпус с размещенными внем цилиндрическим резонатором с системой возбуждения и регистрации колебаний, и устройство компенсации темпе-дратурных погрешностей, последнее выполнено в виде тонкостенной упругойоболочки, герметизирующей внутреннюю полость резонатора, которая заполнена жидкостью. ЗО На фиг. 1 показан датчик, общий вид , на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема датчика с системой самовоз 35 буждения. Корпус 1 (фиг. 1) датчика изготавливается из ферромагнитного материалаи представляет собой тело вращения,внутри которого имеется два цилиндрических отсека, разделенных междусобой перегородкой 2 с центральнымотверстием 3. Тонкостенный электрический резонатор 4 вставляется в цент 45ральное отверстие перегородки 2 корпуса датчика и сочленяется с ним с помощью герметичногонеразъемного соединения 5 (сварка, пайка твердыми припаями).В качестве материала для изготовлениярезонатора 4 следует выбирать, металлы или сплавы с возможно более высоким пределом упругости и любыми магнитными свойствами,Со стороны открытого конца резона.тора в корпусе 1, монтируется узелподвода измеряемого давления, включающий в себя втулку 6 с каналом 7 дляподвода измеряемого давления и с ци 86линдрической расточкой 8, внутри которой размещается тонкостенная упругая оболочка, например сильфон 9 с герметичной заглушкой. Сильфон 9 соцленяется с втулкой б также с помощью нераэъемного герметичного соединения. С другой стороны перегородки 2 корпу" са 1 в цилиндрическом отсеке, в который выходит тонкостенный активный участок резонатора 4, монтируется узел элементов системы возбуждения и регистрации колебаний резонатора. Этот узел включает в себя цилиндрический магнитопровод 10, четыре постоянных магнита 11 и четыре фиксирующих вкладыша 12, изготовленных из диэлектрика и несущих на себе электроды 13 емкостной системы регистрации колебаний резонатора.Узел элементов систем возбуждения и регистрации колебаний резонатора фиксируется в корпусе датчика с помощью упругой прокладки 14 и кольцевого изолятора с арматурой, состоящего из наружной втулки 15, изоляционного кольца 1 б и внутренней втулки 17, В свою очередь кольцевой изолятор жестко соцленяется с корпусом 1 датчика путем точечной сварки с наружной втулкой 15. Глухой конец резонатора 4 крепится внутри корпуса датчика с помощью плоской мембраны 18 с четырьмя отверстиями 19, служащими для пропуска электрических проводников 20, подсоединяемых к электродам 13, Датчик закрывается крышкой 21 (из ковара) с гермовводами 22, которая крепится винтами 23. Конструктивные разъемы датчика герметизируются с помощью уплотнительных прокладок 24 и 25. Внутренняя полость 26 резонатора сплошь заполняется рабочей жидкостью 27 (спирт, вода, ртуть и др.) Для заполнения этой полости после окончательной сборки датчика служит толстостенная капиллярная труба 28, впаянная в отверстие, просверленное внутри кольцевой проточки 29. По окончании заполнения внутреннегообъема резонатора рабочей жидкостью капиллярная трубка пережимается, обрезается и заваривается, а; остаток ее укладывается в кольцевую протЬчку 29, которая закрывается упругим разрезным кольцом 30.Четыре постоянных магнита 11 создают в области, где расположен резонатор 4, квадрупольное магнитное по6 4ной частоте низшей формы его изгибных колебаний. Разделительные конденсаторы 34 введены в схему с цельюзащиты усилителя 31 от попаданияна его входы относительно высокогопостоянного напряжения 0 от источника 33,При отклонении температуры датчика от номинальной соответствующимобразом изменяется и объем жидкости,сплошь заполняющей герметичную камеру, ограниченную внутренними поверхностями резонатора 4 и сильфона 9.В результате этого в материале резонатора возникают дополнительные механические напряжения, которые (привыполнении определенных условий) полностью компенсируют температурныепогрешности датчика в некоторой произвольно выбранной точке Р диапазона измеряемых давлений.Технико-экономический эФфект изоб-ретения состоит в упрощении, а следовательно и в снижении стоимости производства датчика без ухудшения еготемпературных погрешностей.Кроме того, предлагаемый датчик.обеспечивает возможность переходаот одной контролируемой среды к другой. формула изобретения Датчик давления с частотным выходом, содержащий корпус с размещенными в нем цилиндрическим резонаторомс системой возбуждения и съема колебаний и устройством компенсации температурной погрешности, о т л и -ца ю щ и й с я тем, цто, с цельЮупрощения конструкции, устройствокомпенсации температурной погрешностивыполнено в виде тонкостенной упругой оболочки, установленной герметично в корпусе и сообщенной с внутренней полостью резонатора, котораязаполнена жидкостью.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторскосе свидетельство СССРй 473072, кл. С 0111/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2530751/18-10,кл. 6 0111/00, 26,04.78 (прототип). 5 100478ле," направление силовых линий которо-.го указано стрелками,Один конец резонатора 4 соединенс выходом широкополосного дифференциального усилителя 31 системы самовозбуждения, а другой - с корпусомприбора и далее с общим проводом(землей) всей схемы.Накрест лежащие пары электродов13 соединяются между собой и через 10высокоомные сопротивления 32 подключаются к источнику 33 постоянногонапряжения О , а через разделительные конденсаторы 34 - к входам дифференциального усилителя 31, Входы 15дифференциального усилителя 31 шунтируются подстроечными сопротивлениями 35, которые предназначены для точной фазовой подстройки системы самовозбуждения датчика, 20При номинальной температуре датчик работает следующим образом.Подвод измеряемого давления 3 квнешней поверхности сильфона 9 обуславливает изменение действующих в 25материале резонатора упругих напряже"ний, однозначно определяющих собственную частоту низшей формы его изгибных колебаний, В совокупности сэлектронным блоком, системы самовозбуждения датчик образует электромеханическую автоколебательную систему, частота которой близка к соб, ственной частоте колебаний резонатора 4.35При колебаниях резонатораизменяются емкости конденсаторов,образуемых электродами 13 и резонаторов, в результате чего на электродах 13 возникает переменный электрический сигнал, частота которого равна частоте колебаний резонатора.Через разделительные конденсаторы34 этот сигнал поступает на входыдифференциального усилителя 31, сигнал подается нв изолированный откорпуса конец резонатора 4 (на фиг.1это его верхний конец), обуславливаятем самым протекание через резонаторпеременного тока в осевом направлении. При взаимодействии этого тока сквадрупольным магнитным полем возни-.кает система приложенных к резонатору пондероноторных сил, поддерживающих неэатухание колебания резонато. ра с частотой, близкой к собствен 551004786ИПИ Заказ 1868/51 Тираж 871 Подлисно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,