Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/12 

Изобретение относится к измерителям давления газовых сред с мембранным чувствительным элементом и емкостным преобразователем.

Известны датчики давления, содержащие плоскую мембрану и цилиндрический корпус, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса.

В таких датчиках мембрана и корпусные части, выполненные, например, из кварца, расположены с относительно малым зазором друг относительно друга. Это создает значительный демпфирующий эффект, что ухудшает динамические характеристики, хотя мембрана и предохраняется от разруше- ния при перегрузочных давлениях, поскольку основание корпуса образует упор.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение надежности

Цель достигается благодаря тому, что в датчике давления, содержащем цилиндрический корпус и плоскую мембрану, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части электродов емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса, на упомянутом основании корпуса со стороны, обращенной к мембране, выполнена кольцевая проточка, образующая плоский уступ и сквозное осевое отверстие, соединенные между собой радиальными углублениями, выполненными на поверхности уступа, а неподвижная часть электродов емкостного преобразователя расположена с противоположной от мембраны стороны основания.

На фиг.1 изображена схема датчика; на фиг.2 - вид по стрелке А в разрезе датчика; на фиг.З - вид по стрелке Б в разрезе датчика; на фиг.4 - вид по стрелке В.

. На плате 1 (фиг. 1) закреплен цельносва- ренный кварцевый узел датчика, имеющий цилиндрический корпус 2 и относительно

Ё

VI

V4 00 СЯ xj СП

массивное цилиндрическое основание 3, и мембрану 4.Кварцевый узел крепится к корпусу периферийной частью основания 3, имеющего в своей центральной части уступ 5 и сквозное осевое отверстие 6. Кроме этого на основании 3 со стороны, противоположной уступу 5, нанесены электроды 7 (фиг. 1,4) емкостного преобразователя перемещения центра мембраны. На мембране 4 со стороны, обращенной к уступу 5, нанесен электрод 8 (фиг. 1, 3) емкостного преобразователя. Кварцевый узел охвачен защитным тонкостенным кожухом 9 с отверстием 10 в верхней части, через которое и осуществляется связь кварцевого узла с газовой средой. На плате 1 со стороны, противоположной креплению кварцевого узла 2, установлены квар- цеоый резонатор 11 и автогенератор 12, которые подключены к электродам 7 и закрыты жесткой крышкой 13, образующей 1 герметичный объем. Для снижения отрицательного последствия скачков давления газа через отверстие 10 с внутренней стороны кожуха 9 установлена предохранительная ажурная пластина 14, имеющая перед отверстием 10 сплошную центральную часть 15. Поверхность уступа 5 основания 3 имеет зазор с мембраной в единицы мкм, при этом на поверхности уступа 5 выполнены радиальные углубления 16 (фиг.2), сообщающие кольцевую полость 17с осевым отверстием 6.

В датчике предусмотрена возможность получения релейного сигнала о предельном давлении, для чего на уступе 5 в центральной части нанесены электроды 18, замыкаемые электродом 8 мембраны.

Датчик давления работает следующим образом.

При поступлении газовой среды через отверстие 10 силовое равновесие мембраны 4 нарушается, при этом деформация мембраны приводит к изменению емкости между электродами 7 и 8 и соответственно к изменению частоты резонанса колебаний кварцевого генератора. При резких изменениях давления, например в случае аварийной разгерметизации газовых магистралей.

зазор между мембраной 4 и уступом 5 основания 3 выполняет роль воздушного демпфера, препятствующего ударам мембраны об основание. Однако благодаря

тому, что газ протекает по каналам-углублениям 16, соединяющим отверстие 6 и полость 17, удается избежать эффекта залипания мембраны и снизить степень демпфирования, что расширяет частотный диапазон измерения в область высоких частот, Выбирая глубину, число и протяженность каналов-углублений на основании, можно получить оптимальную степень демпфирования, исключающую жесткий удар мембраны. При

статических перегрузочных давлениях мембрана ложится на уступ и не испытывает разрушающей нагрузки.

Выполнение неподвижной части электродов емкостного преобразователя на основании со стороны, противоположной

мембране, позволяет повысить линейность

выходной характеристики и защитить эти

электроды от механических повреждений,

В таком датчике сочетаются уникальные

свойства кварцевого стекла и кристаллического кварца с высокой надежностью работы и хорошими динамическими характеристиками.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий цилиндрический корпус и плоскую мембрану, выполненные из диэлектрического материала, подвижную и неподвижную части электродов емкостного преобразователя, расположенные соответственно на мембране и основании корпуса, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и повышения надежности, в нем на основании корпуса со стороны, обращенной к мембране, выполнена кольцевая проточка, образующая плоский уступ, и сквозное осевое отверстие, соединенные между собой радиальными углублениями, выполненными на поверхности уступа, а неподвижная часть электродов емкостного преобразователя расположена с противоположной от мембраны стороны основания.

1778575

2 5 №я ft, s МЫ4

.f лг r f LJLyTTi I / /

12 13

1778575

f

Изобретение относится к измерителям газового давления с мембранным чувствительным элементом и емкостным преобразователем и позволяет улучшить динамические характеристики и повысить надежность. Датчик имеет цилиндрический сварной кварцевый корпус с мембраной и основанием с уступом, образующим предохранительный упор для мембраны. Электроды емкостного преобразователя нанесены соответственно на основании со стороны, противоположной мембране, и на саму мембрану. На уступе выполнены радиальные углубления, которые позволяют исключить эффект залипания мембраны и снизить степень демпфирования воздушного зазора между мембраной и уступом. 4 ил.

BudA

17

18

Фиг. 2

BudB