Тензорезисторный датчик давления

. Ы 1)5 С 01 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЬС ВИ ВТ институтХусаинов,повернется на , Так как тензоены по разные эисра АТЧИК торы 8 и 9 стяжения, а я. Это познаю мостовую нзорезистотельо для льэовлениелиноит ност коль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СЬЬ 536407, кл. 6 01 1 9/04, 1975Авторское свидетельство СМ 438893, кл. О 01 Л/04, 1972(57) Изобретение относится кной технике и может быть испоопределения избыточных давизобретения - уменьшение ндатчика. Упругий элемент сост цевой части 1, цилиндрических оболоче 2 3 диска 4. На цилиндрической поверхност кольцевого подрезисторного выступа 6 ра мещены тензорезисторы 8 и 9, а на повер ности выступа 7 - тензорезисторы 10 и 1 При подаче давления во внутреннюю по лость упругого элемента меридионально сечение кольцевой части 3угол р относительно точки 0резисторы попарно размещстороны от оси Х, тензореиспытывают деформациютенэорезисторы 10 и 11- сжатиляет реализовать измерительнусхему с четырьмя активными терами. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения с высокой точностью избыточных давлений.Известен тензорезисторный датчик давления, содержащий корпус, на который опирается кольцо с размещенными на его поверхностях тензореэисторамй, поджатыми к этим поверхностям силовоспринимающим элементом, выполненным в виде разрезного стакана, снабженного на внутренней поверхности сгонной муфтой.Недостатком датчика является малый коэффициент передачи и неизбежное трение тензорезисторов о торцовые поверхности изоляторов.Известен тензореэисторный датчик давления, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде двух образованных коническими оболочками мембран, на цилиндрических участках которых размещены круглонавитыетензорезисторы, а мембраны разнесены друг относительно друга по высоте и соединены между собой цилиндрическими участками.Недостаток датчика Заключается в сложности геометрических форм мембран и ярковыраженной нелинейностй датчика, обусловленйой деформируемостью цилиндрических частей коническими участками, изменяющими угол наклона в процессе работы.Целью изобретения является уменьшение нелинейности датчика,Цель достигается тем, что упругий элемент датчика выполнен в виде кольца с кольцевыми подреэисторными выступами, размещенными с каждой стороны его внешней цилиндрической поверхности; при этом основание подводящего штуцера соединено с первым торцом кольца соосно с ним установленной цилиндрической оболочкой, а второй торец кольца снабжендиском, расположенным нэ его отверстии; причем на втором торцекольца выполнена кольцевая проточка с образованием перемычки у первого его торца, а кольцевые проволочные тензореэисторы размещены на внешней цилиндрической поверхости кольцевых подреэисторййх выступов, при этом средний диаметр перемычки меньше среднего диаметра цилийдрической оболочки.С целью повышения точности между кольцом и кольцевыми подрезисторными выступами размещены столбики, равномерно расположенные по окружности, причем каждый из них соединен однимсвоим торцом с торцом кольца, а другим торцом через радиальную перемычку с кольцевым подрезисторным выступом. С целью повышения линейности на втором торце кольца равномерно по окружности выплнены радиальные канавки с .образованием ребер.5 . На фиг. 1 дана исходная конструкциядатчика; на фиг, 2 - представлена конструкция датчика для измерении средних давлений; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; нафиг. 4 - конструкция датчика для измере 10 ния малых давлений; на фиг. 5 - разрез Б-Бна фиг. 4.Упругий элемент, будучи цельным, состоит из кольцевой части 1, цилиндрическихоболочек 2 и 3, диска 4, подводящего штуце 15 ра 5, кольцевйх подреэисторных выступов 6и 7, Нэ цилиндрической поверхности кольцевого подрезисторного выступа б размещены тензорезисторы 8 и 9, а нацилиндрической поверхности кольцевого20 подрезисторного выступа 7- тензорезисторы 10 и 11, От внешней среды рабочая зонатензореэисторов герметизируется кожухом12 и кры ш кой 13.Ввиду того, что напряженно-деформи 25 рованное состояние упругого элемента осесимметричное, для анэлйээ работы датчикадостаточно рассмотреть плоскую задачу вмеридиондльном сечении, представленномнэ фиг. 1. При подаче давления Р во внут 30 реннюю полость упругого элемента на кольцевую изгибаемую часть действует сила Г 2,обусловленная давлением на донную часть,и сила Гз, обусловленная давлением на торец кольцевой изгибаемой части. Под дей 35 ствием этих силовых . факторовмеридиональное сечение кольцевой иэгибаемой части повернется на угол у) относительно точки О. П ри этом радиальныеперемещения в зоне размещения тензоре 40 зисторов определяется следующим образом:01 =-Р У (1)где 3 = 8,9,10,11.Так кактензорезисторы попарно разме 45 щены по разные стороны от оси Х, при работе датчика тензорезисторы 8 и 9испытывают приращение деформации расТяжения, э тензорезисторы 10 и 11- сжатия,Это позволяет реализовать измерительную50 мостовую схему с четырьмя активными тенэорезисторами и обеспечить высокий коэффициент передачи датчика (мВ/В),определяемый зависимостьюКл = 2503 Х 1 е/1 (2)55 где Я - коэффициент тензочувствительностиматериала тенэарезисторов,Из зависимостей (1)-(2) следует, что дляполучения высокого сигнала датчика приминимальном угле поворота (р) меридио51756781, 6нального сечения кольцевой части, что бу- цевую часть рядом радиальных ребер, полдетобуславливать повышение точности из- ученных в результате выполнения с кругомерений, следует подрезисторные выступы вой симметрией на кольцевой изгибаемойрасполагать на возможно большем рассто- части радиальных анавок, Конструкция упянии поординате от центра поворота. Уве-. 5 ругого элемента такой модификации предличением толщины кольца эта задача ставленана фиг, 3. Он включает всерешается только при увеличении давленйя. условно-составные части упругого элементаПрисредних и малых давлениях наибо- датчика, представленного на фиг. 2, а налее рациональном является увеличение рас- . внешнем торце его изгибаемой кольцевойстояния У 1 за счет установки дискретных 10 части выполнен ряд радиальных канавокэлементов между подрезисторными высту- . шириной д и глубиной Ь й, с образованиемпами и кольцевой изгибаемой частью упру- ребер, что обеспечивает поведение кольцегого элемента;-:-.вой части 3 (фиг. 2), как кольца при любойПуть реализации этого технического ре- толщине Ьк (фиг. 3),шения представлен в датчике, показанном 15Техническим преимуществом предлагайа фиг, 2. Здесь как и в исходной конструк- емого устройства по сравнению с прототиции упругий элемент, будучи цельным, пом является уменьшение нелинейностивключает в себя следующие составные час- датчика и повышение точности измеренйй.ти: кольцевую часть 1, цилиндрические обо- . Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и ялочки 2 и 3, диск 4, подводящий штуцер 5, 20 1. Тензорезисторный датчик давления,кольцевые подрезисторные выступы 6 и 7содержащий корпус, установленные в нем, радиальные перемычки 14 и 15, столбики 16упругий элемент с кольцевыми проволочныи 17, тенэорезисторы 18 и 19, размещенныеми тензорезистораййи подводящий штуцерна цилиндрической поверхности кольцевососнованием,отличающийся тем,что,го подрезисторного выступа 7, а тензорези с целью уменьшения нелинейности датчика,сторы 20 и 21 - на цилиндрической .в нем упругий элембйт выполнен в видеповерхности кольцевого подрезисторного кольца с кольцевыми йодрезисторными вывыступа 6. От внешней среды рабочая зона ступами, размещенными с каждой сторонытензорезисторов герметизируется кожухом: его внешней цилийдрической поверхности,22 и крышкой 23.:30 при этом основание подводящего штуцераПри работе датчика по причинам, ука- соединено с первйм торцом кольца соосноэанным при анализе датчика исходной кон-.: с ним установленной цилиндрической обострукции меридиональное сечение лочкой, а второй торецкольца снабжен диповорачивается на угол ф , нопри этом ском, расположенным на его отверстии,радиальные перемещения О будут больше, 35 причем на втором торце кольца выполненаа следовательно, будет больше и коэффици- кольцевая йроточка с образованием пере ., ент передачи датчика Кд, так как резко воз- мычки у первого егд торца, а кольцевые прорастает У 1, а изгибная жесткость волочные тензорезисторы размещены насовокупности. кольцевая часть 3 и подреэи- внешней цилиндрической поверхностйсторные выступы 6 и 7 возрастает незначи кольцевых подреэисторных выступов, прительно ввиду круговой дискретности связей этом средний диаметр перемычки меньшемежду кольцевой частью и подрезисторны-Среднего диаметра цйлйндрической оболочми выступамичерез столбики и радиальныеки,перемычки, Получение такой конструктив- " 2. Датчик по и. 1, отл и ч а ю щи й с яной модификации упругого элемента осуще тем, что, с целью повышения точности, в немствляется из тела вращения сквозным между кольцом и кольцевыми подрезисторсверлением ряда отверстий диаметра б, что ными выступами размещейы столбики, равобеспечивает высокую технологичность уп- номерно расположенные по окружности,ругого элемента. Для малых давлений высо- причем каждый из них соединен одним свота кОльца(йк, фиг,2) должна уменьшаться и 50 имторцомсторцомкольца,адругимторцом, оно может преобразоваться в кольцевую через радиальную перемычку- с кольцевымпластину, деформирование которой сопро- .подрезисторным вйступом.вождается большими прогибами, что нега- . 3. Датчик.по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю-тивно сказывается на таком показателе щ и й с я тем, что, с целью повышениякачества датчика; как линейность, Юля ней линейности, в нем на втором торце кольцатралиэацииэтого негативного явления равномерно по окружности выполнены рапредлагается ужесточить изгибаемую коль- диальные канавки с образованием ребер.1756781 г ставитель 4, Хусаиноред М.Моргентал Со вРедактор Н. Гунько Тех Корректор Т. Палий Заказ 3083 Тираж , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101