Датчик давления Советский патент 1993 года по МПК G01L9/12 

Изобретение относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в самолетных бортовых системах.

Известен емкостной датчик давления, содержащий упругую мембрану, эталонную пластину, кольцеобразные электроды на мембране и пластине и крышку, соединенную по периметру с мембраной.

Наиболее близким к изобретению является датчик давления, содержащий корпус и упругую мембрану со стойкой в центре. На стойке с помощью винта закреплен керамический диск, на нижней поверхности которого размещены два плоских электропроводящих концентричных кольца. Между диском и мембраной в параллельной

им плоскости под внешним электропроводящим кольцом расположено плоское электропроводящее кольцо, соединенное с упругой оболочкой, установленной над мембраной и по периферии соединенной с корпусом. В известном датчике четыре изолированных электрода, закрепленных на мембране, корпусе и крышке, образуют чувствительный к давлению измерительный конденсатор и нечувствительный - эталонный конденсатор. Массы, связанные с эталонным и измерительным конденсаторами, уравновешены таким образом, что при повороте датчика вверх дном они одинаково ре- агируют на изменение положения и действие силы тяжести. Недостатком извеXI00 Ю 00 О О

стного датчика является большая величина емкостной связи между электродами измерительного и эталонного конденсаторов, что создает дополнительную погрешность при измерениях. Другим недостатком известного датчика является появление краевых эффектов, ухудшающих линейность выходной характеристики датчика, а следовательно, снижающих точность измерений.

Цель изобретения;- повышение точности измерений.

Цель достигается благодаря двум особенностям конструкции. Во-первых, для исключения или уменьшения емкостной связи между конденсаторами, неподвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов расположены в гнездах крышки, экранированы этой крышкой, а подвижные электроды разделены кольцевым экраном, закрепленным на крышке и электрически соединенным с ней. Выводы с расположенных на мембране электродов измерительного и эталонного конденсаторов проведены через отверстия, выполнен- ные в зеркально расположенных электродах и крышке, и экранированы материалом крышки. Во-вторых, для уменьшения влияния краевых эффектов в емкостном преобразователе, в датчике давления гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод, перекрыто подвижным электродом измерительного конденсатора, который выполнен с большим диаметром, чем неподвижный электрод.

Изобретение поясняется чертежом.

Датчик давления содержит корпус 1, сваренный в нижней своей части электронно-лучевой сваркой со штуцером 2. Мембрана 3, имеющая жесткий центр 4 в виде грибка, выполнена за одно целое с корпусом 1, На грибке мембраны с помощью плавленного стекла закреплен дисковый электрод 5 измерительного конденсатора. К центральной части электрода 5 лазерной сваркой приварен жесткий токоподвод 6. На периферийной утолщенной части мембраны плавленным стеклом закреплен кольцевой электрод 7 эталонного конденсатора. Неподвижные электроды 8 и 9, соответственно, измерительного и эталонного конденсаторов, выполненные в виде плоских колец, утоплены в крышке 10 и жестко соединены с ней с помощью плавленного стекла. Для спая металлов подобрано

специальное стекло, обеспечивающее надежное механическое крепление электродов и имеющее согласованный с ними коэффициент температурного линейного

расширения. Для обеспечения гарантированной толщины слоя стекла, между смежными плоскостями электродов, грибка, корпуса и крышки применены прокладки из слюды мерной толщины и площади. Зазор

между электродами конденсаторов обеспечивается кольцевой прокладкой 11, которая по внешнему контуру сваривается лазерной сваркой с корпусом и крышкой. Между электродами 5 и 7 установлен кольцевой экран

12. В кожухе 13 с помощью аргоно-дуговой сварки вмонтирован герметичный электроразъем 14. Электроды конденсаторов соединены со штырями электроразьема 14 с помощью жестких электровыводов 15, 16,

17 и гибких микропроводов 18. Внутренний объем кожуха отвакуумирован и загермети- зирован.

Датчик давления работает следующим

образом.

Измеряемое давление через отверстие в штуцере 2 подводится во внутреннюю полость корпуса и воздействует на мембрану 3. Прогиб мембраны вызывает перемещение ее центра и изменение зазора между электродами 5 и 8. При этом емкость измерительного конденсатора изменяется, а емкость эталонного остается постоянной. Выходной сигнал датчика, после обработки

в электронном преобразователе, изменяется пропорционально измеряемому давлению. Благодаря тому, что электроды в описанном датчике экранированы,исключается или снижается емкостная связь между

конденсаторами. Поскольку подвижный электрод измерительного конденсатора выполнен с большим радиусом, чем неподвижный, и перекрывает гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод, уменьшается влияние краевых эффектов на линейность выходной характеристики датчика. Рассматриваемая конструкция обеспечивает получение высокой собственной частоты подвижной системы (мембраны с электродом) и широкий температурный диапазон эксплуатации. Эти особенности конструкции позволяют повысить точность измерений с помощью описанного датчика давления.

Датчик давления относится к авиационному приборостроению и может быть использовано в самолетных бортовых системах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Сущность изобретения: датчик давления содержит корпус 1 со штуцером 2, крышкой 10 и мембраной 3, кожух 13с электрическими выводами 15-17, четыре изолированных электрода 5, 7, 8, 9, закрепленных на мембране 3, корпусе 1 и крышке 10. Для уменьшения емкостной связи неподвижные электроды измерительного 8 и эталонного 9 конденсаторов расположены в гнездах, выполненных в крышке 10, подвижные электроды измерительного 5 и эталонного 7 конденсаторов разделены экраном 12, выводы 15-17 экранированы материалом крышки 10. Для уменьшения влияния краевых эффектов гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод 8, перекрыто подвижным электродом 5. Положительный эффект: снижается емкостная связь между измерительным и эталонным конденсаторами, улучшается линейность выходной характеристики, обеспечивается высокая собственная частота мембраны 3 с электродом 5 и широкий температурный диапазон работы. 1 з.п. ф- лы, 1 ил. (Л С

Формула изобретения 1. Датчик давления, содержащий корпус со штуцером, крышкой и мембраной, кожух

с электрическими выводами, четыре изолированных электрода, закрепленных на мембране, корпусе и крышке, которыми

образованы чувствительный к давлению измерительный конденсатор и нечувствительный - эталонный конденсатор емкостного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения емкостной связи между конденсаторами, неподвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов расположены в гнездах, выполненных в крышке, и экранированы крышкой, подвижные электроды измерительного и эталонного конденсаторов разделены введенным в датчик кольцевым экраном, а выводы с расположенных на

мембране электродов измерительного и эталонного конденсаторов проведены через отверстия, выполненные в зеркально расположенных электродах и крышке, и экранированы материалом крышки.

2. Датчик по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния краевых эффектов в емкостном преобразователе, в нем гнездо крышки, в котором установлен неподвижный электрод, перекрыто подвижным электродом измерительного конденсатора, который выполнен с большим диаметром, чем неподвижный электрод.