ВИБРАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1967 года по МПК G01L11/00 G01L7/02 

Известные датчики давления с частотным выходом не пригодны для измерения давления вязких сред.

Предложенный датчик отличается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде деформируемого внешним давлением полого цилиндра, внутри которого по диаметру в средней его части расположена перемычка, а на боковой поверхности цилиндра, длина которого вдвое больше диаметра, нанесены две кольцевые проточки, образующие вблизи торцов участки пониженной жесткости. Это позволяет повысить стабильность показаний при измерении давления вязких сред.

На чертеже представлен предложенный датчик, разрез.

Чувствительный элемент 1 выполнен в форме упругого полого толстостенного цилиндра. Посредине цилиндра по диаметру расположена упругая перемычка 2 прямоугольного сечения, выполненная за одно целое с цилиндром. К торцам цилиндра приварены резьбовые головки 3. На одну из головок навинчен носок 4, на другую - прочный корпус 5, в котором размещен усилитель 6.

В резьбовых головках с помощью гаек 7 укреплены держатели 8. Но обе стороны перемычки расположены встроенные в держатели электромагнитный возбудитель 9 колебаний перемычки и электромагнитный адаптер 10,

преобразующий колебания перемычки в часстотпый электрический сигнал. Сигнал с адаг-.тера подается на усилитель, выход которою соединен с возбудителем. Таким образом, замыкается цепь автогенератора, задающим элементом которого является упругая перемычка, соверщающая поперечные колебания на частоте, практически равной резонансной. Перемычка обладает конечной жесткостью и имеет устойчивые поперечные колебания как при растягивающих, так и при сжимающих усилиях.

Действующее на упругий элемент внещнее давление деформирует цилиндр в радиальном, направлении, что приводит к сжатию перемычки. Частота поперечных колебаний перемычки связана однозначной зависимостью с измеряемым давлением Р:

f f,Yr::rkp,

где /о - начальная частота ненагруженной

перемычки при Р 0;

k - коэффициент, зависящий от размеров и материала упругого элемента.

Частотный сигнал с усилителя передается по кабелю /. на значительное расстояние и может быть измерен с высокой точностью частотомером или другим прибором, работа которого основана на сравнении частоты измеряемого сигнала с частотой кварцевого генератора.

В чувствительном элементе вблизи торцов могут возникать напряжения от контакта с резьбовыми головками, в частности от трения сопряженных торцовых поверхностей. Кроме того, не всегда удается получить сварное соединение с низкими остаточными напряжениями. Чтобы исключить влияние «краевого эффекта на частоту перемычки, следовало бы намного увеличить длину упругого элемента, что невозмолшо. Оптимальное решение этой задачи достигается выполнением вблизи торцов цилиндра кольцевых проточек 12, создаюш,их шарнирные пояски пониженной жесткости. Тогда достаточно иметь отношение длины рабочей части цилиндра к диаметру, равное 2, чтобы гистерезисные явления и уход частоты датчика стали пренебрежимо малыми.

Датчик может быть использован при каротажных работах в нефтяной промышленности и при гидрологических измерениях.

Предмет изобретения

Вибрационный датчик давления, содержащий чувствительный элемент, электромагнитные возбудитель и приемник колебаний, электрически связанные с усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности показаний при измерении давления вязких сред, чувствительный элемент выполнен в виде деформируемого внешним давлением полого цилиндра, внутри которого по диаметру в средней его части расположена перемычка, а на боковой поверхности цилиндра, длина которого вдвое больше диаметра, нанесены две кольцевые проточки, образующие вблизи торцов участки пониженной жесткости.