ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления газовых и жидких сред, например, в системах контроля газовых и нефтяных трубопроводов.

Известен тензорезисторный датчик давления, содержащий упругий элемент в виде тонкостенного полого цилиндра с активными тензорезисторами, наклеенными вдоль образующей цилиндра, и со сферическим основанием чувствительного элемента [1].

Недостатком этого датчика является невысокая чувствительность.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является датчик давления, содержащий упругий элемент в виде цилиндра с наклеенными на наружной поверхности вдоль образующих цилиндра тензорезисторами [2].

В датчиках данного типа не реализуется возможность максимального повышения чувствительности из-за нерационального расположения тензорезисторов, как активных, так и компенсационных.

Задачей предлагаемого технического решения является максимальное повышение чувствительности датчика.

Поставленная задача достигается тем, что активные тензорезисторы наклеены на цилиндрической поверхности упругого элемента под углом 62^о26' к образующей цилиндра и размещены относительно друг друга произвольно.

На чертеже представлена конструкция датчика.

Датчик содержит упругий элемент 1 в виде полого тонкостенного цилиндра, выполненного заодно с присоединительным резьбовым штуцером 2. На наружной цилиндрической поверхности полой части упругого элемента 1 наклеены, например, два активных тензорезистора 3 под углом 63^о26' к образующей цилиндра, при этом между собой тензорезисторы расположены произвольно. На сплошной донной части упругого элемента 1 наклеены компенсационные тензорезисторы 4 произвольной ориентации.

Тензорезисторы 3 и 4 электрически соединены в измерительный мост. Датчик защищен кожухом 5 с электрическим разъемом 6.

Датчик работает следующим образом.

Давление среды Р подается в полость упругого элемента 1, и под его воздействием на поверхности цилиндра возникает напряженное состояние. Возникает осевое σ_о (вдоль образующей) и окружное σ_t (поперек образующей) напряжения. Для тонкостенного цилиндра справедливо выражение:
σ_o = ; σ_t = где D - наружный диаметр цилиндра,
δ - толщина стенки,
Р - давление среды.

Векторная сумма напряжений на поверхности цилиндра (эквивалентное напряжение)
σ_экв = = а направление вектора эквивалентного напряжения к вектору осевого напряжения (образующей цилиндра) будет равно
α=arctg = arctg2=63^°26′
Таким образом, тензорезисторы, наклеенные под расчетным углом к образующей цилиндра, будут испытывать напряжение в раз больше, чем тензорезисторы, наклеенные вдоль образующей, как это выполнено в прототипе. Иными словами, при прочих равных условиях чувствительность датчика давления повышается в раз по сравнению с известными.

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления газовых и жидких сред, например, в системах контроля газовых и нефтяных трубопроводов. Сущность изобретения: максимальное повышение чувствительности датчика достигается тем, что активные тензорезисторы 3 наклеены на цилиндрической поверхности упругого элемента 1 под углом 63° 26' к образующей цилиндра и размещены относительно друг друга произвольно. 1 ил.

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий упругий элемент в виде полого тонкостенного цилиндра, выполненного заодно с присоединительным штуцером, и активные и компенсационные тензорезисторы, наклеенные на наружной поверхности цилиндра, отличающийся тем, что в нем активные тензорезисторы расположены под углом 63^o26'К образующей цилиндра, при этом относительно друг друга ориентированы произвольно.