Тензометрический датчик давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/04 

11

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения давлений мем бранными датчиками с тензометричес- кими преобразователями.

Целью изобретения является улучшение линейности выходной характеристики датчика.

,На фиг.1 изображена схема датчика J. на фиг. 2 - схема нах ружения уп- ругих звеньев.

Датчик состоит из цилиндрического корпуса 1 с мембраной 2 и крышкой 3. Внутри корпуса параллельно плоскости мембраны закреплена упругая консольная балка 4 с тензорезисторами 5 которые соединены токовыводами 6 с контактным узлом 7.

Консольная балка соединена с мембраной передаточным звеном, выполненным в виде профилированного упругого элемента,который состоит из сопряженного с концом упругой консольной балки.полукруглого участка 8 и прямолинейного участка 9,расположенного параллельно консольной балке 4. Конец участка 9 передаточного звена соединен сваркой с мембраной 2 в точке, смещенной от ее центра.

Форма передаточного звена и величина смещения точки его крепления к мембране, выбрана из такого расчета, что при деформации консольной балки 4 не происходит смещения направления действующего усилия, а также не возникает дополнительный изгибающий момент и не появляется составляющая

силы, действующая на растяжение балки вдоль ее оси.

Перемещения в упругих системах применительно к известной схеме на- гружения (фиг.2) определяются соотношением

JL

EJ

Л (-ar2-2r -2r -2ra -rt2).

где Агоризонтальное смещение точки крепления передаточного звена к мембранеJ модуль Юнга материала; момент передаточного звена относительно горизон- тально й оси, действующее усилие. Исходя из условия, что , можно получить длину а прямолинейного участка:

Е J

Р

2

У-2г 2Е+1Тг

Поскольку а о, то значение радиt

уса полукруглого участка г :5 -т. В

5

5

0

5

0

0

5

5

0

этом случае передаточное звено в точке А приложения усилия Р претерпевает лишь вертикальное смещение.

Вместе с тем при жестком к.репле- н.ии в этой же точке А на передаточное звено должен действовать дополнительный изгибающий момент вследствие поворота сечения.

Если крепление передаточного звена осуществить в той точке мембраны, для которой в процессе прогиба угол поворота ее сечения равен углу поворота сечения передаточного звена, то даже при жестком креплении конца передаточного звена дополнительный изгибающий момент исчезает. В системе действующих усилий не возникает составляющей, направленной парал- |Лельно плоскости мембраны.

Расчет упругого узла из мембраны и передаточного звена с консольной балкой в области малых перемещений показывает, что оптимальная зона крепления конца передаточного элемента к мембране составляет 0,2-0,5 радиуса мембраны. В этом случае величина Ттогрешности, вызываемая дополнительным изгибающим моментом,исключается.

При воздействии контролируемого давления на мембрану 2 происходит ее Прогиб. Передаточное звено 8, 9 деформирует консольную балку 4 и электрический сигнал с тензорезисторов поступает на контактный узел 7, при этом эксцентричное крепление конца передаточного звена относительно мембраны, а также форма и геометрические параметры консольной балки и передаточного звена позволяют улучшить линейность выходной характеристики датчика.

Формула изобретения

Тензометрический датчик давления, содержащий закрепленную в корпусе мембрану и упругую консольную балку с тензорезисторами, расположенную параллельно плоскости мембраны и связанную с ней передаточным звеном, отличающийся тем, что.

с целью улучшения линейности выходной характеристики, в нем передаточное звено выполнено в виде сопряженного с концом консольной балки профилированного упругого элемента j состоящего из полукруглого и прямолинейного участка, расположенного параллельно консольной балке и закрепленного свободным концом на мембране в точке, смещенной от центра на 0,2- 0,5 ее радиуса, причем длина этого

прямолинейного участка а определена из соотношения

а

где - длина консольной балки;

г - радиус полукруглого участка, удовлетворяющий соотношению

г

г 5

/2

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет улучшить линейность выходной характеристики датчика. В корпусе 1 датчика закреплена мембрана 2, воспринимающая контролируемое давление. При прогибе мембраны передаточное звено в виде упругого элемента деформирует консольную балку 4. Это фиксируется тёнзорезисторами 3, злек- трические сигналы с которых поступают на контактный узел 7. Выполнение упругого злемента из полукруглого 8 и прямолинейного 9 участков и закрепление его свободным концом на мембране 2 в точке, смещенной от центра на 0,2-0,5 ее радиуса, исключает смещение направления действующего усилия и появление дополнительного изгибающего момента. .2 ил. i (Л КО 00 со ij;: Фиг. 1

Редактор И. Николайчук

Составитель И. Невский

Техред.Н. Глущенко Корректор М. Самборская

7255/38

Тираж 776 Подписное ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,-Ужгород, ул. Проектная,4

фиг. г