Тензорезисторный датчик давления Советский патент 1988 года по МПК G01L11/02 G01L19/04 

сл

Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред. Цель изобретения - повышение точности, уменьшение габаритов и унификация устр-ва. Измеряемое давление восприни- мается мембраной 2, контактирующей через силопередающую подушку 3 с тен- зомодулем 4, представляющим собой упт ругий элемент с тензорезисторами. Выполнение тензомодуля 4 в виде таблетки с отверстием в центре обеспечивает нахождение всех тензорезисторов, размещенных на ее плоских гранях, в зонах равных т-р. На двух лараллель- ньгх гранях таблетки сформировано по одному тензорезистору прямолинейной формы перпендикулярно продольной оси. g

00

1 сд

1413451

Тензорезисторы на двух других граняхс образованием меандра.Тензорезисторы

вьтолнены. в виде набора тензорезисто-объединены в мостовую цепь, в которой

ров, параллельных продольной оси икомпенсируется абсолютное изменение

соединеиньк между собой перемычкамит-ры. 2 ил.

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред, например давления пороховых газов, давлений в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания и т.п.

Цель изобретения - повышение точности, уменьшение габаритов и унификация.

На фиг, 1 изображена конструкция датчика давления с тензомодулем на фиг. 2 - конструкция тензомодуля.

Тензорезисторный датчик давления (фиг. 1) содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, силопере- дающую подушку 3, упругий элемент стержневого типа с тензорезисторами (тензомодуль) 4.

Тензомодуль 4 (фиг. 2) представляет собой упругий элемент 5 с тензорезисторами 6-9. Упругий элемент 5 выполнен в виде таблетки с отверстием 10 в центре. На боковых плоских гранях А, Б, В- и Г упругого элемента 5 сформированы четыре металлопленоч- ных Тензорезисторы 6-9 (тензорезисто- ры 7 и 8 на фиг, 2 не показаны). Тензорезисторы 6 и 8 имеют прямолинейную форму и расположены на плоских гранях А и В.перпендикулярно продольной оси. Тензорезисторы 7 и 9 образованы набором тензорезисторов и расположены на плоских гранях Б и Г параллельно оси. Тензорезисторы 7 и 9 соединены последовательно между собой и вместе с токопроводящими перемычками образуют конфигурацию типа меандр. Тензорезисторы 6-9 имеют контактные площадки 11 для подключения к измерительной цепи. Все Тензорезисторы 6- 9 собраны в мост.

Датчик давления с тензомодулем работает следующим образом.

При подаче измеряемого давления на мембрану 2 (фиг. 1) последняя прогибается, преобразуя давление в усилие. Усилие с мембраны 2 передается

-5 через подушку 3 тензомодулю 4, в котором возникают продольные и поперечные деформации. Тензорезисторы 6 и 8 (фиг. 2), установленные в поперечном .направлении, воспринимают поперечную

10 деформацию, а Тензорезисторы 7 и 9 продольную. По относительному изме- . нению сопротивлений тензорезисторов 6- 9 судят о величине измеряемого давления При работе датчика в условиях дей 5 ствия нестационарных температур (термоудара) тепло поступает через контак тируемые элементы: от мембраны 2 через подушку 3 к тензомодулю 4 (фиг.1) Благодаря тому, что упругий элемент

20 стержневого типа выполнен в виде таблетки, а четьфе тензорезистора 6-9 расположены на ее плоских гранях А, Б, В и Г, Тензорезисторы 6-9 находятся в зонах равных температур (относительное изменение температуры по поверхности граней А, Б, В и Г прак- тически равно нулю). Абсолютное изменение температуры компенсируется в мостовой измерительной цепи, т.е. по30 вышается точность и стабильность при работе датчика в условиях воздействия термоудара.

Таким образом, сформированные на плоских гранях А,Б,В и Г упругого эле35 мента 5 металлопленочные тензорезис- торы 6-9 с предложенной конфигурацией (фиг. 2) позволяют уменьшить размеры упругого элемента и конструкцию датчика в целом. Благодаря предложенной

40 конструкции тензомодуля 4 повьш1ается собственная частота датчика, тем самым расширяется частотный диапазон его работы, что уменьшает частотную погрешность при измерении быстропе45 ременных давлений.

25

Лредложенный тензомодуль 4 позволяет унифицировать конструкцию. Его можно применять в различных датчиках давления, на различные пределы изме- рения. При этом чувствительность датчинов можно изменять как толщиной мембраны, так и внутренним отверстием 10 в тензомодуле 4.

Формула и-зобретения

Тензорезисторный датчик давления, содержащий корпус с установленной в нем мембраной, контактирующей через скпопередакш1ую подущку с упругим эле- MCHTOMj выполненным с четырьмя взаимно перпендикулярными плоскими гра„/ V у

нями, сформированными на плоскостях пленочными тензорезисторами, объединенными в мостовую цепь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, уменьшения габа- ритов и унификации, в нем упругий элемент выполнен в виде таблетки с отверстием в центре, на двух первых параллельных плоских гранях которого сформировано- по одному тензорезистору прямолинейной формы перпендикулярно продольной оси, а на двух других - по одному тензорезистору, выполненно му в виде набора тензорезисторов, параллельных продольной оси и соединенных межцу собой перемычками, с образованием меандра.

ft

11

фиг. 2