Частотный датчик давления Советский патент 1993 года по МПК G01L11/00 

е зИзобретение относится к измерительной технике, в частности, к частотным датчикам, и может быть -использовано при измерении механических величин - давления, усилия, перемещения.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления и расширение функциональных возможностей датчика.

Для достижения этой цели известный струнный датчик, содержащий корпус, мембрану с центральным выступом и струну, один конец которой, подсоединен к центральному выступу мембраны, снабжен плоской пружиной с утолщением на одном конце, при этом другой ее конец закреплен на корпусе, второй конец струны связан с утолщением пружины, расположенной перпендикулярно струне, а пружина предварительно сжата. Датчик может быть снабжен сильфоном, закрепленным на корпусе, при этом полости сильфона и корпуса сообщены через отверстие в стенке корпуса,

Перед установкой в датчик плоская пру- жина предварительно заневоливается таким образом.чтобы в распрямленном состоянии она создавала требуемую силу начального натяжения струны.

Величина утолщения пружины и масса выступа в центре мембраны выбираются таким образом, чтобы статическая осадка концов- струны в поле силы тяжести была бы одинаковой. Тем самым устраняется влияние наклонов датчика на его показания.

При изменении окружающей температуры з струне возникает дополнительное усилие

ДР 1с(ОЬ -Ом) ДТ,- Сс,О)

где fc - длина струны;

GC -коэффициентлинейного расширения материала струны;

а и - коэффициент линейного расширения материала мембраны;

Сс - продольная жесткость струны.

В предлагаемом решении имеем:

ДРНС()& Сп,(2) где Сп - жесткость пружины; .

ак коэффициент линейного расширение материала корпуса;

At - приращение температуры.

В предлагаемой конструкции жесткость Сп пружины выбирается, по крайней мере, на порядок меньше, чем продольная жесткость струны (Сп « Сс). Таким образом, дополнительное усилие в струне, а следовательно, и изменение частоты ее колебаний при изменении температуры будет,

по крайней мере, на порядок меньше, чем в известном техническом решении.

Благодаря герметичности корпуса датчика его показания свободны от влияния влажности атмосферы.

Если предлагаемый датчик используется не в качестве измерителя давления, то для компенсации влияния давления на показания может применяться сильфон малой 0 жесткости, соединенный с полостью датчика.

На чертеже изображен частотный датчик в разрезе.

Датчик содержит корпус 1, закрытый 5 мембраной 2. Внутри корпуса с помощью плоской пружины 3 натянута струна 4, подсоединенная к центральному выступу мембраны 2. Возбуждение колебаний струны и сьем информации осуществляется устройст- 0 вом 5.

Датчик работает следующим образом. При приложении к центральному выступу мембрана 2 сосредоточенной силы Р мембрана 2 прогибается и изменяется сила 5 натяжения струны, что приводит к изменению частоты ее колебаний. В этом режиме датчик может работать также как измеритель микроперемещений.

Аналогичный эффект будет происходить 0 ц при использовании датчика в качестве барометра. В этом случае атмосферное давление будет восприниматься мембраной 2 как распределенная нагрузка.

Если влияние изменения атмосферного 5 давления на показания датчика нежелатель- . но, например, при измерении сил и перемещений, датчик снабжается дополнительным сильфоном 6 (показано пунктиром) для компенсации изменения давления. 0 Применение пружины 3 для создания натяжения струны 4 позволило повысить точность работы датчика при изменениях окружающей температуры, а благодаря герметичности конструкции его показания не 5 зависят от изменения параметров окружающей атмосферы.

Формула изобретения 1 .Частотный датчик давления, содержащий герметичный корпус с чувствительным

0

элементом и установленную в нем струну,

устройство возбуждения и съема колебаний, при этом чувствительный элемент выполнен в виде мембраны с центральным выступом, а струна расположена перпенди- 5 кулярно плоскости мембраны и закреплена первым концом на ее центральном выступе, отличающийся тем, что, с целью . повышения точности, он снабжен плоской пружиной с утолщением на одном конце, при этом другой ее конец закреплен на кор

пусе, второй конец струны связан с утолще-ных возможностей за счет измерения силы

нием плоской пружины, расположеннойи линейных перемещений, он снабжен сильперпендикулярнб струне, а плоская пружи-фоном, один торец которого закрыт, а друна предварительно сжата.гой закреплен на внешней стороне корпуса,

5при этом полости сильфона и корпуса сооб2. Датчик по п. 1,отличающийсящены через отверстие, выполненное э стен- тем, что, с целью расширения функциональ-ке корпуса.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения механических величин - силы, перемещения, давления. Сущность изобретения: датчик содержит корпус 1, закрытый мембраной 2. Внутри корпуса с помощью плоской пружины 3 натянута струна 4, подсоединенная к центральному выступу мембраны 2. Возбуждение колебаний и съем информации осуществляется устройством 5. При приложении к центральному выступу мембраны 2 сосредоточенной силы или давления к мембране 2 последняя прогибается, изменяется сила натяжения струны 4 и частота ее колебаний. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.