Датчик абсолютного давления и способ его вакуумирования Советский патент 1990 года по МПК G01L7/00 

Изобретение относится к области измеительной техники, в частности к атчикам неэлектричёских величин, и ожет быть использовано при разработе и изготовлении датчиков абсолютноо давления.

Делью изобретения является новы- 30 ение точности и срока эксплуатации, На чертеже изображен датчик аб- . солютного давления.

Датчик содержит чувствительный эле- мент 1, который соединен посредством передаточного штока с воспринимающим измеряемое давлеяие элементом 3, представляю1чим собой мембрану, жестко закрепленную в корпусе 4 и разделяющую полость датчика на камеру с изме- дО ряемой средой, подаваемой через приемный штуцер 5, и камеру б, где должно сохраняться низкое давление остаточных газов. В дне вакуумированной камеры вмонтирован геттерный узел 7, состоя- 45 ПИЙ в свою очередь из таблеток 8 и 9 геттерного материала.

Первоначальная откачка воздуха производится через ниппель 10 и откачное отверстие 11, Дпя предохранения и сации таблеток геттерного материала служит предохранительная пружина 12. Работа датчика происходит следую- образом.

При подаче через приемный штуцер измеряемого давления (разрежения) прогибается воспринимающий элемент (мембрана) 3, Прогиб Дх через передаточный шток 2 передается на

чувствительньм элемент 1, выполненный в виде мембраны или балки, вызывая деформатщю В последнего. Чувствительные к деформации элементы, сфор- гдарованные в теле или на поверхности чувствительного элемента, например полупроводниковые или металлопленоч- ные тензорезисторы, преобразуют деформацию в пропорциональное измене- 1ше сопротивления U.R . Тензочувст- вительные элементы включены в мостовую схему, преобразующую изменение сопротивления в изменение напряжения - конечный аналоговый выходной сигнал UUjc.

Вакуумирование датчиков по способу осуществляется следующим образом.

Датчик помещают в вакуумный бокс, включается откачная система, в результате чего в течение 1,5-2 ч давление в опорной полости датчика уменьшается с атмосферного (760 мм рт.ст.)-до остаточного давления в вакуумном боксе (ниже 10 мм рт.ст.).

Откачка газов из опорной полости датчика .производится через геттерный узел, встроенный в ниппель. После достижения давления ниже 10 мм рт.ст. ниппельное отверстие заваривают и производят активацию геттерного материала путем нагрева датчика до контролируемой температуры Tg , равной, например, 400-450°С, Рфемя нагрева I этапа составляет практически 5-10 мин Благодаря активации геттерного материала давление в опорной полости сни-

в) перегрузочную температуру, которую

может выдержать чувствительный эле- мепт,

Так как количество остаточных газов, находящихся в опорной полости перед вторым этапом нагрева, невелико, время нагрева при втором этапе выбрано меньше. При этом нижний предел (0,3t) выбирается исходя из условия полной активации материала второго геттера, а верхний (0,4t,) - исходя из допустимого времени нахождения чувствительного элемента при повышенной температуря.

После второго этапа нагрева в результате поглощения остаточных газов

51

кается до 10-5-10 мм рт.ст., что обеспечивает необходимую точность измерения .

В процессе эксплуататщн и хранения датчика в результате микротечей и вьщеления газов с внутренних стенок опорной полости давление в ней повышается. Повьшение давления не может быть скомпенсировано геттерным материалом из-за его насыщения. При возрастании давления в опорной полости до значений, превышающих нижний предел измерения датчика, он уже не может обеспечить необходимой точност измерения (период регламентированного изменения метрологических характеристик) , поэтому датчик подвергается второму этапу нагрева.

В результате нагрева датчика активируется геттерный состав с больпе температурой активагщи, что приводит к снижению давления остаточных газов до уровня, позволяющего проводить измерения с заданной точностью. Температура II этапа нагрева выбираетя в 1,1-1,2 раза больше I. Пределы определены исходя из того,что верхняя граница нагрева (1,2 Т..) определяет

0

1

,

0

5

0

5

0

45 , 6 материалом второго геттера давление в опорной полости снижается до величины 1( мм рт. ст. и менее, в результате чего работоспособность датчика абсолютного давления восстанавливается.

Дополнительным преимуществом датчика является расширение срока его эксгшуатапии.

Формула изобретения

1.Датчик абсолютного давления, содержащий корпус с мембраной, связанной с преобразователем, и образующий с корпусом вакуумированную камеру, в стенке которой выполнено заглушенное с наружной стороны отверстие, сообщенное каналом с первым геттерным элементом., закрепленным в ва- куумированной камере, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и срока эксплуатации, в него введен второй геттерный элемент, который закреплен в вакуумированной камере и сообщен с каналом с отверстием в стенке корпуса, при этом температуры активации первого и втррого : геттерных элементов различны.

2.Способ вакуумирования датчика абсолютного давления, заключающийся в откачке воздуха из вакуумированной камеры датчика, герметизации отверстия в стенке вакуумной камеры и последующем первом нагреве датчика давления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности вакуумирования, производят второй нагрев датчика давления в течение времени, составляющем 30-40% от времени первого нагрева, при этом температуру второго нагрева устанавливают на 10- 20% вьш1е температуры первого нагрева.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при конструировании и изготовлении датчиков абсолютного давления с высокими метрологическими и эксплуатационными характеристиками. Целью изобретения является повышение метрологических характеристик и увеличение эксплуатационной надежности. Способ вакуумирования реализуется путем осуществления двухэтапного нагрева геттерного узла, при этом температура второго этапа выше, чем первого, а сами этапы разделены по времени периодом регламентированного изменения метрологических характеристик. Датчика абсолютного давления содержит корпус вакуумируемой камеры 6, в котором выполнено сквозное отверстие для откачки воздуха из опорной полости, и геттерный узел 7, выполненный из двух независимых геттерных элементов, температура активации одного из которых выше температуры активации другого. При активации первого геттерного элемента путем нагрева датчика до температуры T_B1 геттерный состав, активируясь, поглощает остаточные газы из опорной полости датчика. В процессе эксплуатации датчика в результате натекания (микротечей) и десорбции растворенных в металле корпуса остаточных газов давление в опорной полости повышается, что приводит к ухудшению метрологических характеристик. Для восстановления метрологических характеристик датчик подвергается второму этапу нагрева, что приводит к активации второго геттерного состава, который отсасывает остаточные газы в опорной полости датчика. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.