Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и предназначено для измерения давления мембранными датчиками с тензометрическими преобразователями.

Известны датчики давления, действие которых основано на преобразовании внешнего усилия с помощью изгибных упругих элементов и тензорезисторов в электрический сигнал.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является датчик давления, содержащий закрепленную в корпусе мембрану и упругую консольную балку с тензо- резисторами, расположенную параллельно плоскости мембраны. К недостаткам данных датчиков следует отнести невысокую чувствительность, обусловленную деформацией упругих элементов по закону Гука.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерительного устройства. Для этого в устройстве используются упругие деформации балки с тензорезисторами

в режиме потери устойчивости балки при ее осевом сжатии/Для реализации данного режима упругая балка одним концом шарнир- но закреплена в днище корпуса в виде стакана, а другим шарнирно закреплена на мембране и расположена перпендикулярно ей.

Датчик представлен на фиг.1. Он содержит корпус 1 в виде стакана, мембрану 2, упругий элемент Зс тензорезисторами, нижний упор 4 чувствительного элемента с регулировочными винтами 5 и 6. Чувствительный элемент 3 выполнен в виде стержня с заданными параметрами a, b. h (фиг.2).

Датчик работает следующим образом.

Контролируемое давление воздействует на мембрану 2, она прогибается, сжимая чувствительный элемент 3. Чувствительный элемент 3 изгибается, образуя одну полуволну, изгиб регистрируется по изменению сопротивления текзорезисторов. Предварительно, регулировочным винтом 5 стер(Л

С

xi ю

00 CN 00 О

жень 3 сжимается до усилия Р0, при этом Р0 должно быть меньше, чем:

Ро Ркр. ,

где J - наименьший момент инерции площади поперечного сечения стержня 3;

Е - модуль упругости материала балки

3;

В - высота стержня 3.

Момент для окончания поджатия определяется по началу изгиба балки 3 (регист- рируется тензорезисторами).

Величина прогиба балки 3 может быть рассчитана по формуле:

f ( (1-Р/Ркр)), Р Ро + Рх , где Р - сила воздействия мембраны 2 на стержень 3;

е - эксцентриситет силы Р по отношению к стержню 3;

f - сила воздействия регистрируемого давления на мембрану.

При фиксированных параметрах балки 3 всегда найдется такое значение Ро, при котором датчик будет обладать большей чувствительностью, чем чувствительность устройства-прототипа.

Изменяя параметр е, можно также менять чувствительность датчика в широких пределах. Изменение данного параметра производится вращением винта 6, при этом изменяет свое положение точка приложения силы Р по отношению к вертикальной оси стержня 3.

Для каждого значения параметров Ро и е перед началом измерений необходима градуировка датчика.

Формул а изо бретени я

Датчик давления, содержащий корпус в виде стакана, на открытом торце которого закреплена мембрана, а также упругий элемент с тензорезисторами, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен шарнирными опорами, размещенными в центрах мембраны и днища стакана, а упругий элемент выполнен в виде предварительно напряженного до потери устойчивости стержня, концы которого закреплены в шарнирных опорах, причем шарнирная опора на днище выполнена с возможностью продольного и поперечного перемещения.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к датчикам давления. Целью изобретения является повышение чувствительности. Датчик содержит матрицу 2, закрепленную в корпусе 1 в виде стакана. Центр мембраны соединен с концом упругого элемента 3, выполненного в виде стержня, несущеготензорезисторы. Другой конец упругого элемента 3 закреплен на днище стакана с возможностью его смещения относительно центра днища. Стержень 3 предварительно нагружается в продольном направлении до потери устойчивости. При воздействии давления на мембрану стержень 3 прогибается и с тензорезисто- ров снимается сигнал, пропорциональный давлению.

Фиг.1

Фиг.1