Датчик давления с частотным выходом

"- 1ньческу 6 иота; в ;,Д, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 060178 (21) 2565061/18-10с присоединением заявки Нов(5)М. Кл,2 6 01 Ь 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 250280(54) ДАтЧик ДАВленИЯ с чАСТОтнцМ ВцхОДом Изобретение касается контрольно"измерительной техники и может быть использовано в приборах для измере ния давлений жидких и газообразных сред.Известен датчик давлений с частотным выходным сигналом, в котором в качестве упругого чувствительного элемента используется тонкостенный цилиндрический резонатор, в последнем непрерывно возбуждаются изгибные колебания. Собственная частота этих колебаний связана с измеряемой величиной и является выходным параметром 1.Наиболее близким по техничесКой сущности к предложенному является устройство имеющее датчик, у которого резонирующий узел представляет собой керамическую трубку обхватцвающую резонатор с минимально допустимым зазором, На концах этой трубки имеются фланцы, которые соединяются с концами резонатора.с помощью не- ,разъемных жестких сочленений, Причем в зазоре между резонатором и трубкой создается опорный вакуум 2),Однако в этом устройстве при передаче механических напряжений между корпусом и резонатором. через жесткие сочленения возникают инструментальные ошибки,Цель изобретения - устранение инструментальных ошибок.Это достигается тем, что в предложенном датчике сочленение узла резонатора с корпусом осуществляется с помощью двух сильфонов, установлен" ных по концам узла резонатора, а сам резонатор выполнен в видетонкостенной трубы круглого сечения с утолщениями на обоих концах.На фиг.1 изображен узел резонатора, продольный разрез; на фиг,2 - ре- зонатор; на фиг.З - датчик; на фиг.4 - то же, сечение А-А на фиг,З; на фиг.5 - электрическая схема датчика.Наиболее отвЕтственным узлом предложенного датчика является узел резонатора. Несущим силовым элементом этого узла является трубка 1 с фланцами 2 и 3, изготовленная из вакуумплотного Диэлектрика (на-. пример из керамики типа 22 ХС),трубка 1 соединяется с перехрдными втулками 4 и 5 с помощью неразъемных вакуумплотных плоских фланцевых сочленений 6 и 7 (например, путем пайкитвердым припоем), плоскости которыхперпендикулярны оси узла, Переходные втулки 4 и 5 изготавливаютсяйзметалла, образующего согласован-"ный спай с диэлектриком, из которогосделана трубка 1, В случае применения керамики 22 ХС таким металломявляется, например, ковар. Каждаяйз переходных втулок 4 и 5 имеет подва цилиндрических участка разныхрадиусов с кольцевым уступом междуними, По плоскостям этих усТупови осуществляются сочленения переходных втулок 4 и 5 с трубкой 1,при:чем диаметры цилиндрических участковвтулок 4 и 5, в которые входят фланцы 2 и 3, таковы, что между боковыми поверхностями втулкии фланца остается зазор 8, превышающий технологический допуск нанесоосность этих деталей, Внутридиэлектрической трубки 1 смонтирован тонкостенный цилиндрический резонатор 9, представляющий собойпроточную тонкостенную трубу круглого сечения, на обоих концах которой имеютСя утолщенные установочные пояски 10 и 11. С целью обеспечения технологичности детали уступ12, за счет которого образованутолщенный поясок 10, расположенна внутренней поверхности резонатора а уступ 13, за счет которогообразован второй утолщенный поясок11, расположен на внешней поверхности резонатора. Посадочные поверхности утолщенных установочныхпоясков 10 и 11 резонатора 9 совмещаются с соответствующими посадочными поверхностями 14 и 15 переход"ных втулок 4 и 5 и соединяются сними с помощью неразъемных вакуумплотных сочленений 16 и 17, Присборке узла резонатора в зазоре18 между внешней поверхностью резонатора 9 и внутренней поверхностьюдиэлектрической трубки 1 создаетсяопорный вакуум, С этой целью можно,например; в качестве заключительнойсборочной операции выполнять сочленение 16 или 17 путем электроннолучевой сварки; автоматически обеспечивающей. создание необходимоговакуума в зазоре 18, Для соединенияузла резонанса с корпусомдатчика,а также для подвода"кон 1 ролируемойсредывнутрь резонатора служат сильфони 19 и 20. С помощью неразъемныхвакууйплотных сочленений 21-24 этисильфоны с одной стороны соединеныс охватывающими фланцы 2 и 3 цилиндрическими участками переходных втулок 4 и 5, а с другой - с оконечными втулками 25 и 26, внутри которыхимеются резьбовые отверстия 27 и 28.В случае, когда контролируемаясреда,-заполняющая резонатор, неДОлжна обновдяться, в резьбовое от-верстие одной изоконечных втулок 1 5 1 О 15 2 О 25 ЗО 35 40 45 5 О 55 60 65(например втулки 25) ввинчиваетсязаглушка 29, а в резьбовое отверстие другой оконечной втулки 28 ввинчивается штуцер 30 для сообщения резонатора 9 с контролируемой средой. Ясли же заполняющая резонатор контролируемая среда должна непрерывно(или периодически) обновляться, тов оба резьбовых отверстия ввинчиваются штуцерь 1 30, один из которыхявляется в этом случае подводящим,а другой - отводящим. В цилиндрическом корпусе 31, изготовленном измагнитомягкого Ферромагнетика (низкоуглеродистая сталь, инварные спла,вы), вокруг узла 32 резонатора размещаются четыре постоянных магнита33, направления намагничения которыхуказаны на фиг.4 стрелками. В качестве материала для изготовленияэтих магнитов рационально использовать анизотропный ферроксдюр (Ферритбария) . Между магнитами 33 располагаются четыре электрода 34 емкостной системы регистрации колебанийрезонатора. Электроды 34 электрически. изолирОваны как один от другого,так и от остальных элементов конструкции с помощью изоляционных прослоек 35, выполняемых в виде диэлектрических покрытий на электродах 34, либо на магнитах 33Корпус 31 закрыт с обоих концов крышками 36 и 37 из диэлектрика, в центральных отверстиях которых крепятся оконечные втулки 25 и 26 узла резонатора. Соединение крышек 36 и 37 с корпусом 31 датчика и с оконечными втулками 25 и 26 узла 32 резонатора может осуществляться, например, с помощью паяных швов 38-40. В крышке 36 имеются четыре гермоввода 42, через которые осуществляется включение электродов 34 в электрическую схему датчика. Элементы системы самовозбуждения - постоянные магниты 33 и электроды 34 крепятся на узле 32 резонатора (вокруг его центрального цилиндрического участка) с помощью трубчатой пружины 43. Четыре постоянных магнита 33 создают в области, где расположен ре,зонатор 9, квадрупольное магнитное поле, направление силовых линий которого указано стрелками на Фиг.5Один конец резойатора 9 соединен с ,выходом дифференциального усилителя 44 системы самовозбуждения; а другой - с корпусом датчика и далее с общим проводом (землей) всей схемы. Накрестлежащие пары электродов 34 соединяются между собой и через высокоомные сопротивления 45 подключаются к источнику 46 постоянного напряжения П, а через раздельные конденсаторы 47 - к входам дифференциального усилителя 44, Входы диф 1Ференциального усилителя 44 шунтируются построечными сопротивлениями 48.Датчик. работает следующим обра;- зом. При подаче измеряемого давления внутрь резонатора 9 в нем возникают растягивающие механические напряжения, однозначно определяющие собственную частоту низшей формы его иэгибных колебаний, В совокупности с эЛектронным блоком системы самовоэбуждения датчик образует электро- р механическую автоколебательную систему, частота которой близка к собственной частоте колебаний резонатора 9. При колебаниях резонатора 9 изменяются емкости, образуемые резонатором с электродами 34, в результате чего, на этих электродах возникает переменный электрический сигнал, частота которого равна частоте колебаний резонатора. Через разделительные конденсаторы 47 этот сигнал йо ступает на входы дифференциального усилителя 44, С выхода этого усили.- теля усиленный сигнал подается на резонатор 9, обусловливая тем самым протекание через резонатор переменного тока в осевом направлении, При взаимодействии этого тока с квадрупольным магнитным полем возникает система приложенных к резонатору пондеромоторных сил, поддерживающих ЗО его неэатухающйе колебания на частоте близкой к частоте низшей изгиб-, ной форьи. Разделительные конденсаторы 47 введены в схему для предохранения усилителя 44 от попадания на его входы относительно высокого постоянного напряжения 0 от источника 46, Подстроечные сопротивления 48, шунтирующие входы усилителя 44, предназначаются для точной фаэовой подстройки системы самовозбуждения.Формула изобретенияДатчик давления с частотным выходом, содержащий корпус, системувозбуждения и узел резонатора сцилиндрическим полым резонатором,о.т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью устранения инструментальныхошибок, сочленение узла резонаторас корпусом:осуществлено с помощьюдвух сильфонов, установленных Поконцам узла резонатора, а сам резонатор выполнен в виде тонкостеннойтрубы круглого сечения с утолщениямина обоих концах.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 42725 б, кл, С 01 Ь 11/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2530781, кл. С 01 Ь 11/00,1977 (прототип), 717581Техред М,пет к елькин Тираж1019 дарственного комитета изобретений и открыти а, Ж, Раушская наб, Подписи Филиал ППП Патент, г. Уж ул, Проектах"аз 982 б/ 5 ЦНИИПИ Гос по дела 113035, Моск