Датчик давления с частотным выходом

Сфюэ Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) м. рисоединением заявки М 9 осударственный комите СССР но делам изобретений н открытий(23) Приоритет плетень Мо 28ив 30.07.81 Опубликовано 30.07.81. Б Дата опубликования опис 31,787 088.8) н, В.Г. Кравцовольков(54) ДАТЧИ Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых давлений,Указанная цель достигается тем,что один из двух объемов заполненжидкостью и герметизирован, а другойсообщен с контролируемой средой.Более значительное увеличениеверхнего предела диапазона измеряемых давлений достигается путем введения между объемами, разделеннымистенкой резонатора, разделителя ввиде упругого манометрического элемента, прикрепленного к торцу резонатора.15 система самовозбуждения выполненастной, а герметиэированный объем,в тором размещены электроды этойс темы, заполнен жидким диэлектриемкоко ис ом 2 На финые схемыряемогона фиг,датчикаления ктора; нодногострукцина фиг. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения давления жидких и газообразных сред.Известны датчики давления с частотным выходом, предназначенные для измерения давления жидких и газообразных сред, в которых в каче" стве первичного измерительного преобразователя испсльзуется упругий резонатор с тонкостенным цилиндри" ческим активным участком 11,Наиболее близким к предлагаемому является датчик давленифя с частотным выходом, содержащий первичный измерительный преобразователь в виде упругого резонатора с тонкостенным цилиндрическим активным участком закрепленный внутри корпуса и разделяющий его на.два объема, а также элементы систем возбуждения и съема колебаний резонатора (2.Однако этот датчик непригоден для измерения давления выше 40 ИПа, поскольку при воздействии на резонатор высоких давлений в его стенках возникают недопустимо большие механические напряжения, приводящие к его разрушению. г. 1 изображены конструктивдатчика с подводом изме- давления внутрь резонатора;2 - конструктивные схемы с подводом измеряемого даввнешней поверхности резона" фиг. 3 - датчик, общий вид з возможных вариантов конна фиг4 " сечение А-А 3.Датчик(фиг. 1)с подводом измеряемого давления внутрь резонатора содержит силовой корпус 1, упругий резонатор 2 с тонкостенным цилиндрическим активным участком, жесткое,днище 3 резонатора, объем 4, граничащий с внешней поверхностью резонатора, внутренний объем 5 резонатора,дополнительный упругий разделитель 6в виде сильфона, разделяющий внутренний объем резонатора и объем, граничащий с его наружной поверхностью,входной упругий разделитель 7.Наиболее простым вариантом конструктивной схемы предлагаемого датчика с подводом измеряемого давлениявнутрь резонатора является вариант а. 15В этом случае объем 4, граничащий свнешней поверхностью 2, сплошь заполняется жидкостью под некоторым начальным давлением Р . Если в датчике,построенном в соответствии с конст Оруктивной схемой этого варианта, подают измеряемое давление внутрь резонатора, то последний, деформируясь,сжимает жидкость, контактирующую сего внешней поверхностью, При этомдавление указанной жидкости увеличивается, в результате чего изменение разности давлений, воздействующих на внутреннюю и внешнюю поверхности резонатора, будет меньше, чемизменение самого измеряемого давления. Именно этот эффект и позволяетв данном случае использовать тонкостенный резонатор для измерения относительно больших давлений. Болееотчетливо этот эффект проявляется, З 5если между внутренним объемом резонатора и объемом, граничащим с его наружной поверхностью, вводят (фиг.1 б)дополнительный упругий разделитель 6типа сильфона (или мембраны). Однако оба этих варианта (а и б) конструктивных схем имеют значительныетемпературные погрешности, парировать которые можно, например, путемтермостатирования соответствующихдатчиков. Другой путь снижения температурных погрешностей датчиковэтого типа состоит в заполнениивнутренней полости резонатора жидкостью с последующей герметизациейэтой полости с помощью входного упругого разделителя 7 (фиг 1 в,г),В этом случае подбор жидкостей (поих коэффициентам температурного расширения) и параметров (жидкостей иэффективных площадей) используемых 55упруих разделителей позволяет в принципе полностью компенсировать температурную погрешность датчика в определенном интервале диапазона егорабочих температур, 46Кроме вариантов конструктивныхсхем датчика соподводом измеряемогодавления внутрь резонатора возможнытакже и такие, в которых измеряемоедавление подводится к внешней поверх ности резонатора (фиг. 2). По принципу действия и по основным конструктивным особенностям схемы, изображенные на фиг, 2, аналогичны соответствующим схемам на фиг. 1. Разница между ними состоит главным образом в том, что если в схемах на фиг. 1 частота собственных колебаний резо: натора с увеличением измеряемого давления увеличивается, то в схемах на фиг. 2 эта частота при тех же условиях уменьшается. Входной упругий разделитель 7 выполнен в форме мем-, браны (в отличие от разделителя 7 в форме сильфона на фиг. 1).В прочном силовом корпусе (фиг.3) образованном цилиндрическим стаканом 8 и крышкой 9 с отверстием 10 для подвода измеряемого давления, монтируется узел резонатора, включающий в себя упругий резонатор 11 с тонкостенным цилиндрическим активным участком 12, охранными кольцевыми утолщениями 13 и утолщенными установочными (монтажными) поясами 14, корпус 15 узла резонатора с кольцевыми выступами 16, служащими для крепления резонатора, входной упругий разделитель в виде сильфона 17 с крышкой 18, дополнительный упругий разделитель в виде сильфона 19 с крышкой 20. Корпус 15 узла резонатора своими кольцевыми выступами 16 жестко соединяется с установочными поясками 14 резонатора 11 посредством вакуумплотных сочленений 21, например, с помощью сварных или паяных швов. Входной сильфон 17 идоп 8 лнительный сильфон 19 с помощью вакуумплотных сочленений 22 и 23 закреплены на кольцевых уступах корпуса 15 узла резонатора. Собранный узел резонатора с помощью вакуумплотного сочленения 24 монтируется в крышке 9 корпуса прибора, в котором имеется отверстие 10 для подвода из- меряемого давления. Крышка 9 в свою очередь соединяется с прочным цилиндрическим стаканом 8 с помощью вакуумплотного сочленения 25. В днище цилиндрического стакана 8 смонтированы гермовводы 26, служащие для включения датчика в электрическую схему системы самовозбуждения, В прямоугольные, окна, профрезерованные в боковой цилиндрической поверхности корпуса 15 узла резонатора, встав"лены керамические вкладыши 27 (фиг.4),на которых располагаются тонкопле ночные электроды 28 систем возбуждения и съема колебаний резонатора. Оба объема, разделяемые стенкбй резонатора 11, а именно объем 29, граничащий с внешней поверхностью резонатора, и объем 30, граничащий с внутренней поверхностью резонатора, сплошь заполнены жидкостью под некоторым начальным давлением и герметизированы,При подводе измеряемого давления к внешней поверхности входного сильфона 17 последний, деформируясь, передает. Ьго давление жидкости, эаполнякщей внутренний, объем 30 резонатора, которая в свою очередь через дополнительный сильфон 19 передает его жщдкости, заполняющей внешнюю камеру 29. В результате разность давлений, воздействующий на внешнюю и внутреннюю стенки резонатора изменяется на велиЧину намного меньшую, чем величина измеряемого давления.Использование предлагаемого изобретения позволит беэ промежуточного преобразователя получать в частотной 35 форме информацию об относительно вы- . соких давлениях (до 1000-2000 ИПа).формула изобретения1. Датчик давления с частотным выходом, содержащий первичный изме рительный преобразователь в виде упругого резонатора с тонкостенным цилиндрическим активным участком, зак-:25% репленный внутри корпуса и разделяющий его .на два объема, а также элементы систем возбуждения и съема колебаний резонатора., о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расши" .рения диапазона измеряемых давлений,один из двух объемов заполнен жидкостью и. герметизирован,а другой сообщен с контролируемой средой.2. Датчик по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в нем между объемами, разделейными стенкой резонато"ра, введен разделитель в виде упругого манометрического элемента, прикрепленный к торцу резонатора.3. Датчик по п. 1, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что в нем система.самовозбуждения выполнена емкостной;,а герметизированный объем, в которомразмещены электроды этой системы,заполнен жидким диэлектриком.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 473072 кл. 0 01 Ь 11/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССРФ 584621, кл, С 01 Ь 11/00, 1970851141 рВ 6 ЦУи оставитель И. Сумцовехред А.Бабинец, Корректор И. Пе.тр ак Заказ б 317/56 лиал ППП ффПатентфф, г. Уагород, ул. Проектная, 4 Тираа 907 БЫИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 035, Москва, Ж, Раушская