Частотный датчик давления Советский патент 1985 года по МПК G01L11/00 G01L7/08 

.

/

У

hv /

Изобретение.относится к контроль но-измерительной технике, а именно к частотным датчикам давления, пред назначенным для измерения избыточно давления в устройствах автоматичес,кого контроля и регулирования. Известен частотньтй датчик давления, содержащий корпус, выполненный за одно целое с мембраной, стру ный резонатор, стойки и систему воз буждения колебаний, причем одна из стоек выполнена за одно целое с мембраной и расположена от центра мембраны на расстоянии, равном 0,58 ее радиуса, а другая - на расстояНИИ большем радиуса мембран и закр лена на корпусе датчика m .. Недостатком известного датчика является невысокая точность измерения, которая вызвана тем, что датчик представляет собой конструкцию, собранную из отдельных деталей. При еборке возникают монтажные напряжения, которые в процессе эксплуатаци датчика будут изменяться под влияни ем температурных и механических воз действий, что приведет к нестабильности показаний датчика, а следовательно, к уменьшению его точности. Наличие инерционной массы в виде стойки, расположенной на мембране, является источником уменьшения точности датчика при механических воз ействиях (линейные ускорения, вибр ционные и ударные нагрузки) из-за дополнительного прогиба мембраны при этих воздействиях и связанного с этим прогибом изменения частоты колебаний струнного резонатора. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик давления с частотным выходным сигналом, которьй содержит чув ствительный элемент в виде прямоугольной перемычки, выполненной за одно целое с корпусом, упругой плос кой мембраной и кронштейнами, и систему возбуждения колебаний прямоугольной перемычки, причем мембра на соединена с корпусом через кольцевой упругий шарнир, над которым размещены кронштейны, совмещенные с инерцио нными грузами 2j , Недостатками известного датчика являютсяг невысокая точность измерения вследствие влияний вибраций и ускорений. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения влияния вибраций и ускорений , Поставленная цель достигается тем, что в частотном датчике давления, содержащем плоскую мембрану, выполненную за одно целое с корпусом и кронштейнами, на которых закреплен резонатор, и систему возбуждения и съема колебаний резонатора, 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. На фиг. 1 изображен разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - устройство вид сверху; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг,. 1; на фиг. 4, 5 - принцип действия датчика. Частотный датчик давления содержит плоскую мембрану 1, выполненную за одно целое с корпусом 2 и кронштейнами 3, На кронштейнах 3 закреплен резонатор 4 с помощью сварки, Резонатор 4 может быть также выполнен за одно целое с кронштейнами 3, корпусом 2 и плоской мембраной 1, Плоская мембрана 1 с симметрично расположенным вдоль ее продольной оси прямоугольным выступом.5 имеют идентичные параллельные участки пониженного сечения (канавки) 6 и 7, Крьшгка 8 в местах 9 соединена сваркой с корпусом 2, образуя камеру 10 приема давления. Давление в камеру 10 подается через отверстие 11, Система возбуждения колебаний резонатора и съема сигнала.псодержит возбудитель 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 каждого из кронштейнов 3 происходит на угол Об( относительно оси, совпадающей с линией пересечения плоской мембраны с внутренней короткой стенкой корпуса (ось I-I на фиг. 2). Если участки пониженного сечения расположены с внешних сторон кронштейнов 3 (фиг. 5), то разворот каждого из кронштейнов 3 происходит на угол oig относительно оси симметрии датчика (ось 1I-T1 на фиг..2) Разворот кронштейнов 3 приводит к деформациям растяжения сжатия резо натора 4, при этом резонатор 4, изоб раженный на фиг. 4, будет растягива 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. Увеличение частоты колебаний при увеличении давления в камере 10 датчика соответствует положительному знаку козф4)ициента чувствительности, умен шение частоты колебаний при увеличе НИИ давления в камере 10 датчика отрицательному знаку коэффициента ч ствительности. Снабжение плоской мембраны и пря моугольного выступа .участками пониженного сечения, расположенными пер пендикулярно продольной оси резонатора, позволяет образовать в теле плоской мембраны участки, чувствительные к измеряемому давлению, деформация (прогиб) которьгх в вертикальной плоскости обеспечивает разв рот кронштейнов вдоль продольной ос резонатора, в ту или иную сторону. И менением ширины таких участков можн регулировать коэффициент чувствительности датчика- по абсолютной ве914личине, а изменением мест расположения участков (между кронштейнами или с внешней стороны кронштейнов) можно регулировать как знак коэффициента чувствительности, так и его абсолютную величину - и тем самым изменять характеристику преобразования вплоть до ее совпадения с заданной, взаимозаменяемой характеристикой преобразования, что позволЯет использовать заявляемый датчик в автоматических системах контроля и регулирования давления. Малая масса участков пониженного сечения и кронштейнов, а также большая жесткость плоской мембраны с прямоугольным выступом обеспечивают предлагаемому датчику высокую точ- i: ночть при механических воздействиях. При действгш литейных ускорений, вибрации и ударов в направлении, пендикулярном плоскости мембраны, из-за большой изгибной жесткости прямоугольного выступа не происходит поворот.кронштейнов в плоскости продольной оси резонатора, а кронштейны, резонатор и прямоугольный выступ практически смещаются параллельно самим себе в вертикальной плоскости. Предлагаемый датчик целесообразно вьтолнять из коррозионностойкого справа с высок1п постоянством модуля упругости, например из сплава Н45ХТ. В этом датчик обеспечивает высокие метрологические характеристики и при климатических воздей СТВИЯХс Датчик может быть использован для измерения давления неагрессивных сред (воздух, вода, спирт и т.п.) -Таким образом, использование частотного датчшса давления позволяет повысить точность измерения за счет уменьшения влияния вибраций и ускорений.

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, отличающийся тем, что с целью повьшения 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.