Датчик давления Советский патент 1991 года по МПК G01L9/12 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам даале- ния с емкостными преобразователями.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения нелинейности выходной характеристики и повышение надежности за счет введения / сполнитель ного измерительного кэнэма.

На фиг. 1 изображен датчик давления, общий вид; на фиг, 9. - сечение А--А на фиг. 1.

Датчик давления содержит корпус 1, мембрану 2 с утолщенным периферийным недеформируемым участком 3 и основанием 4, выполненными за одно целое, и пластину 5, прикрепленную к участку 3, установленную с заданным зазором относительно мемопяны, величина которого устанавливается за счет угод ков 6. На поверхности мемораны 2 и пластины 5 выполнены в зеркально симметричном отображении в форме полуколец электроды эталонного основного 7 и дополнительною

8 конденсаторов, а также электроды изме- CK;eribHCiro основного 9 и дополнительного 10 конденсаторов.

Датчик, давления работает следующим образом

Пои подаче измеряемого давления Р на мембрану 2 происходит ее прогиб и относительное перемешение электродов конденсаторов 9 и 10 на величину X. в результате изменяется (уменьшаемся) расстояние между электродами основного 9 и дополнительного 10 измерительных конденсаторов, за счет этого изменяются (увеличиваются) емкости измерительных коидрмсяторог; соот- зетс вонно на величины А С.° и АС и становятся равными

(/

С

ч о

г г г

Ы ИЗМ -м f / О

lll if -Ч-.1- И-М

о

ИлМ +

Ad

АС,

где ЛСх° и Л Сх - изменение емкости от иаменен1чЯ ьавления Р OLHOHI TO и дополни, ол ного измерит-t ni ны - - И дг нсагоров.

. n-ipy/1 ными и внутренними ра- , и Rn каждое, одинаковы

Сн иэм° и Л С,, и-зм - начальные значения емкостей основного и дополнительного измерительных конденсаторов;

Ci изм° ч ЛС. изм текущие значения ем остяй основного и дополнигетьною кон- дечсашро.

Электроды оснооного измерительного

онденс. иора И состоящие каждый из двух

юл у и

диуснми г|

С -ЛГ:кТ p l, 1а:.|И ,ГОЬ)ЛНИ19ЛЬНОГО ИЗМЧрИ- ЧС / Ы ОГ ч u r,C.li ЛТОрЧ 10, СОСТОЯЩИМИ V13

(, iу же радиусами ц, г-ч, и П 1, in ледоватопьнс, пии прогибе мембран i in м и .систаия давлг-niq на шмеиигил b ij H/iencaropax (как основном тлч и Д „г,плч. ; глыюм), имеющих одинаковые Г О Ii:U 1 ЛТГЖТрОДОВ (Си изм°

), о/дм и одинаковое изменение емкостей Л , ACS ) Значит, текущее 1мкогчи основного и дополнительного смертельных конденсаторов имеет одпнн ipyio величину при любых изменениях дав; .-i/я ГудСщэм0 С|изО Таким uopajOM дост н аси-ч сходимость метроло- гичег. 1г- /apt :тррмсгик основного и допоп- Н11темыого г::м inoo

C ,,f,

гз-

111

С

г%

- -г1 1 ( Рх )

Г i 1

о

Г& ЛГ

НИЗМ /J 1-413М

о

I АСИ1м

-т-: лС этап

Сэтр/Г н - оиаченип емкостей основного 7 идополчителпного8 конденсаторов.э

Panni cioo Стал0 и Сэтал обеспечивает- ся симметричностью электродов, имеющих равные радиусы полуколец тн и TBH

С целью увеличения точности измерения за счет уменьшения нелинейности выходного сигнсчтч элекфоды измерител - ных 1 онденояторор выполнены в форме потуко- лец и удалены от цент рэ мембраны, который при поздгйствпи давления имеет наибольший радиус прогиба

Следовательно, в предложенной конструкции уменьшена нелинейность за счет ис- к л ю е н и я кривизны поверхности измерительны электродов, а значит, повышена точное п. измерения, В преобразователе емкости в напряжение выходной сигнап измен етсч в основном канале проГ ° порциопально огмшченгю (Px). а с ДОП О Л НИ ТО Л 1 Н Or I

канапе

Л X -р г5- (| ) Stan

следова;ельш1, пропорционально измеряемому дтвлг ии:о

Функцию преобразования емкостного датчика для системы управления можно представить следующим образом:

- С° - U° Px

М 7)Ъ

с ит.е и тпенениедавления Рх преобразуется в мембране н относительную деформацию е, которая вызывает относительно.: переме0 щение X центральной части мембраны, в результате чет изменмегся РМСОСП, 3° и С основного и дополнительного /пмари- т ;ЛЬЬЫУ кондемгатпооь, сте/зот атолыю изменяется нзпряжгчие Ua с Uc выходного

5 сигнала CHonnoni п дополнительного каналов.

Чредлигаемый датчик цявления обладает повышенными точьо тьи и надежностью за счет ведения донгичнпсльного измери0 тельного канала и оптимальным сочетанием топологии электродов измерительною и эталонного кондснсэгоров.

СЬ ) р м у л а и з о 6 р с г о н и я Датчик давления, содержащий гермеЬ т,,чмый корпус, ynpyiyio мембрану, установленную с зазорам относительно мембраны пластину н емкостный преобразователь де- формоций. выполненный в виде основного эталонного и СПОРНОГО измерительюго

0 конденсаторов с з ркппьнр симметричны- ми электродами, гэсролпу.-ечными соо вет- С1венно на порифрпмйных и центральных частях мембраны и пластины о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, i: цопыо повышения

5 точности за сче yMes- Lc- fni нелинейности выходной л-эрактер 1 пн и и гювышечич надежности, емкостный преобразователь деформации снабжен дополнительным эталонным и дополнительным измери.епь0 нь.м комденсатораги, . чоктрпди котпрых оасполо ены аналогично электродам ос- ноч ibix i онденсатороп, причем члектроды эталонных конденсатором имеют форму одинаковых полуколец а электроды i/зме5 ритвльных конденс 4Topv5) ИМРЮТ одинаковую форму, выполнены каждый из дпух электрически соединенных гн. разного радиуса и каждое иолуко/ и.цо расположено симметрично огногитеп но диаметра мембоаны, причем полукольцо с боль.шим

0 радиусом основною рзмеритрльного конденсатора и полукольцо с nei i , IM радиусом дополнительного мзм.| г i ольмого конденсатоог раэмои; ны н. vn;ibor пс.пови- не центральной пасти мг- лГ/ 1(,н а пол5 укольцо с меньшем си .г ь-ного i3Me.ni/ильного K04y-i,c-Hi.a,oij,i, п спьцо

С О МЬШИМ РАДИУСОМ ДОПОЛНИ ll jro КОНденса )ра - на ;,г-,

/

/

/

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостным датчикам давления, и может бит1, использовано для измерения статического и динамического давлений жидких и газообразных сред. Цель изобретения - повышения точности измерения и надежности. Цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем герметичный корпус 1, мембрану 2 и преобразователь деформаций, последний выполнен в виде основных и дополнительных эталонных и измерительных конденсаторов, электроды которых имеют форму одинаковых симметричных относительно диаметра мембраны полуколец, при этом электроды основного и дополнительного эталонных конденсаторов размещены на периферийных частях мембраны 2, а электроды основного и дополнительного измерительного конденсаторов выполнены каждый в виде двух электрически соединенных полуколец с переменными радиусами 2 ил

А ТУ//////7//X//V////f//////.

в