Частотный датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 09) (Н) 4(51) С 01 1 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 510659, кл. С 01 1, 11/00, 1973.2, Авторское свидетельство СССР Р 301585, кл, С 01 1. 11/00, 1969 (прототип).(54)(57) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий плоскую мембрану, выполненную за одно целое с корпусом и кронштейнами, на которых закреплен резонатор, и систему возбуждения и съема колебаний резонатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияний вибраций и ускорений, в нем плоская мембрана выполнена прямоугольной Формы и снабжена выступом, симметрично расположенным вдоль ее продольной оси, на котором размещены кронштейны, а на мембране симметрично относительно ее поперечной оси.выполнены идентичные параллельные канавки.1 1134891 2Изобретение относится к контроль- Целью изобретенино-измерительной технике, а именно шение точности измек частотным датчикам давления, пред- уменьшения влиянияназначенным для измерения избыточного корений,давления в устройствах автоматичес Поставленная целкого контроля и регулирования, тем, что в частотноИзвестен частотный датчик дав- ления, содержащемления, содержащий корпус, выполнен- выполненную за одноный за одно целое с мембраной, струн-сом и кронштейнами,ный резонатор, стойки и систему воз О креплен резонатор,буждения колебаний, причем одна из дения и съема колебстоек выполнена за одно целое с плоская мембрана вымембраной и расположена от центра угольной формы и сндмембраны на расстоянии, равном 0,58 симметрично располоее радиуса, а другая - на расстоя продольной оси, нании большем радиуса мембраной и закреп- ны кронштейны, а налена на корпусе датчика 1 .,трично относительноНедостатком известного. датчика выполнены идентичныявляется невысояая точность измере- канавки,ния, которая вызвана тем, что дат На фиг, 1 изобрачик представляет собой конструкцию, на фиг. 2; на фиг.собранную из отдельных деталей. При вид сверху; на фиг.еборке возникают монтажные напряже- на фиг 1; на фиг.ния, которые в процессе эксплуатации действия датчика,датчика будут изменяться под влияни Частотный датчикем температурных и механических воз- жит плоскую мембрандействий, что приведет к нестабиль- за одно целое с корности показаний датчика, а следова- тейнами 3, На кронштельно, к уменьшению его точности. лен резонатор 4 с пНаличие инерционной массы в виде ЗО Резонатор 4 может бстойки, расположенной на мембране, нен за одно целое сявляется источником уменьшения точ- корпусом 2 и плосконости датчика при механических воз- Плоская мембрана,действиях (линейные ускорения, вибра- расположенным вдольционные и ударные нагрузки) из-за оси прямоугольным вдополнительного прогиба мембраны , идентичные параллелпри этих воздействиях и связанного пониженного сеченияс этим прогибом изменения частоты Крышка 8 в местах 9колебаний струнного резонатора. кой с ко пусом 2 о 4 ОНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик давления с частотным выходным сигналом, который содержит чувствительный элемент в виде прямо 45 угольной перемычки, выполненной за одно целое с корпусом, упругой плоской мембраной и кронштейнами, и систему возбуждения колебаний пря-моугольной перемычки, причем мембрана соединена с корпусом через коль 50 цевой упругий шарнир, над которым размещены кронштейны, совмещенные с инерционными грузами 12 .Недостатками известного датчика 55 являются" невысокая точность измерения вследствие влияний вибраций и ускорений. я является повы-рения за счетвибраций и усь достигаетсям датчике давплоскую мембрану,целое с корпуна которых заи систему возбужаний резонатора,полнена прямоабжена выступом,женным вдоль еекотором размещемембране симмеее поперечной осие параллельныежен разрез А-А2 - устройство,3 - разрез Б-Б4, 5 - принципдавления содеру 1, выполненнуюпусом 2 и кронштейнах 3 закрепомощью сварки,ыть также выполкронштейнами 3,й мембраной 1,1 с симметричноее продольнойыступом 5 имеютьные участки(канавки) 6 и 7.соединена сварр бразуя камеру 10приема давления. Давление в камеру10 подается через отверстие 11.Система возбуждения колебанийрезонатора и съема сигналалсодержитвозбудитель 12, адаптер 13 и усилитель автогенератора 14. Частотный датчик давления работает следующим образом.При подаче напряжения питания на усилитель 14 возникают устойчивые колебания резонатора на собственной частоте колебаний,Давление, подаваемое в камеру 10 через отверстие 11, вызывает деформацию участков пониженного сечения 6 и 7. Плоская мембрана 1 под действием давления практически не прогибается из-за наличия на ней прямоугольного выступа 5, Осевое перемещение участков пониженного сечения 6 и 7 приводит к развороту кронштейнов 3. Если участки пониженного сечения расположены между кронштейнами 3 (фиг, 4), то разворот каждого5 из кронштейнов 3 происходит на угол Ж 1 относительно оси, совпадающей с линией пересечения плоской мембраны с внутренней короткой стенкой корпуса (ось 1-1 на фиг. 2). 1 ОЕсли участки пониженного сечения расположены с внешних сторон кронштейнов 3 (фиг. 5), ТО разворот каждого из кронштейнов 3 происходит на уголотносительно оси симметрии датчика (ось 11-П на фиг.2).Разворот кронштейнов 3 приводитк деформациям растяжения сжатия резонатора 4, при этом резонатор 4, изображенный на фиг, 4, будет растягиватгщ ся под действием силы Р и увеличивать частоту колебаний, а резонатор 4, изображенный на фиг, 5, будет сжиматься под действием силы Р и уменьшать частоту колебаний. Увели чение частоты колебаний при увеличении давления в камере 10 датчика соответствует положительному знаку коэффициента чувствительности, уменьшение частоты колебаний при увеличении давления в камере 10 датчика - отрицательному знаку коэффициента чув" ствительности,Снабжение плоской мембраны и прямоугольного выступа участками пони 35 женного сечения, расположенными перпендикулярно продольной оси резонатора, позволяетобразовать в теле плоской мембраны участки, чувствительные к измеряемому давлению, деформация (прогиб) которых в вертикальной плоскости обеспечивает разворот кронштейнов вдоль продольной оси резонатора в ту или иную сторону. Изменением ширины таких участков можно регулировать коэффициент чувствительности датчика по абсолютной величине, а изменением мест расположения участков (между кронштейнамиили с внешней стороны кронштейнов)можно регулировать как знак коэффициента чувствительности, так и егоабсолютную величину - и тем самымизменять характеристику преобразования вплоть до ее совпадения с заданной, взаимозаменяемой характеристикой преобразования, что позволяетиспользовать заявляемый датчик в автоматических системах контроля и регулирования давления,Малая масса участков пониженногосечения и кронштейнов, а также большая жесткость плоской мембраны спрямоугольным выступом обеспечиваютпредлагаемому датчику высокую точночть при механических воздействиях.При действии литейных ускорений,вибрации и ударов в направлении,пендикулярном плоскости мембраны,иэ-за большой изгибной жесткостипрямоугольного выступа не происходитповорот. кронштейнов в плоскости продольной оси резонатора, а кронштейны,резонатор и прямоугольный выступпрактически смещаются параллельносамим себе В вертикальной плоскости. Предлагаемый датчик целесообраз- БО Выполнять из коррозионностойкого сппава с высоким постоянством модуля упругости, например из сплава Н 45 ХТ,В этсм случае датчик обеспечивает высокие метрологические характеристики и при климатических воздействиях.Датчик может быть использован для измерения давления неагрессивных сред (воздух, вода, спирт и т.п.)в Хаким обрйзом, использование частотного датчика давления позволяет повысить точность измерения за счет уменьшечия влияния вибраций и ускорений.11 14891 Составитель В. КазаковРедактор А. Долинич Техред З.Палий Корректор Г. Решетцик Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 10084/39 Тираж 898ВНИИИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д, 4/5