Датчик гидростатического давления Советский патент 1986 года по МПК G01L9/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений в жидких и газовых средах.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика.

На фиг. 1 изображен Сдатчик, общий вид; на фиг. 2 - градуировочная характеристика .

Датчик (фиг. 1) содержит чувствительный элемент 1, к концам которого присоединены омические контакты 2 и токовьгаоды 3. Торцы чувствительного элемента 1 закрыты герметическими заглушками 4 и образуют вместе с чувствительным элементом 1 замкнутую полость 5.

Датчик работает следующим образом.

Производится его предварительная градуировка на установке высокого давления УВД-15000. Отградуированный датчик подключают токовыводами 3 к регистрирующему прибору, например цифровому универсальному вольтметру В7-16, и измеряют его начальное сопротивление. Помещают датчик в исследуемую среду. Под действием разности давлений во внешней среде и в полости 5 происходит деформация чувствительного элемента 1, в результате чего изменяется сопротивление чувствительного элемента 1 между контактами 2, которое регистрируется измерительным прибором. Вьгчисля1

ют относительное изменение сопротивления чувствительного элемента 1, по которому из градуировочной зарактеристики (фиг.2) находят давление ере ды.

Рассмотрим более детально работу датчика. При воздействии гидростати lecKoro давления на полый чувствительный, элемент, который одновременно является и воспринимающим элементом, в нем возникает сложно-напряженное состояние, которое может быть представлено в виде гидростатического сжатия

6 - -i- Р,

где К ;

2

Г, - внутренний радиус трубчатого

кристалла; h - его внешнийрадиус,

которое в Р больше, чем изt -К

273988

и одноосных напря, .

Р,

(2)

которые величиваются по абсолютной . величине от наружной поверхности трубки к внутренней. В таком датчике происходит увеличение чувствительнос1

ти за счет увеличения в Т

давления воспринимающего чувствительного элемента по сравнению с измеряемым давлением. Это увеличение чувствительности связано с уменьшением чувствительного элемента. Однако напряжения tj. также приводят к приращению сопротивления чувствительного элемента, которое, суммируясь с приращением, вызванным гидростатической частью тензора внутренних напряжений, дает повышение чувствительности, что установлено экспериментально. Этот эффект возможен только в анизотропных телах, в том числе в полупроводниках, в которых особенности зонного строения обеспечивают суммирование эффектов пьезосопротивления, вызванных гидростатическим сжатием и одноосным растяжением (теллур). Проведенные эксперименты подтвердили возникновение этого эффекта (фиг. 2). Так для К 0,67 чувствительность увеличивалась более чем в 10 раз, а за счет снижения жесткости она может увеличиться в 1 (1-К ) в.2 раза.

Таким образом, положительный эффект от использования изобретения достигается за счет применений нитевидного кристалла теллура трубчатой формы,, обладающего сильной анизотропией электрических и пьезоэлектрических свойств, выбора полупроводникового материала, обладающего высокой пьезочувствительностью, суммирования эффектов, вызванных гидростатическим давлением и одноосными растяжениями.

Установим связь между К и верхним пределом .измеряемого давления Р. На внутренней поверхности трубчатого кристалла напряжения радиальное (сТ,,) и тангенциальное(5 ) соответственно равны

р

(3)

--к

1-К

Изобретение относится к измерительной технике и повышает чувствительность датчика. Чувствительный элемент 1 датчика выполнен из кристалла теллура трубчатой формы,на торцах которого установлены герметичные заглушки 4. В исследуемой среде под действием разности давлений в полости 5 и среде чувствительный элемент 1 деформируется. Относительное изменение сопротивления элемента характеризует давление среды. 2 нл. (Л С кэ со со у/////////л 00 00 Фиг.1