Датчик давления Советский патент 1976 года по МПК G01L9/10 G01L9/14 

При отсутствии давления плуижер 5 и магнитопровод 1 установлены так, что образуют начальные рабочие зазоры.

Под действием .измеряемого давления нроисходит -nepeMeHieHHe плунжера 5, жестко связанного через шток 4 с упругим чувствительнЫМ элементом 2. При этом изменяются длины рабочих воздушных зазоров 6i и 62 между плунжером 5 и кольцевым магнитопроводом 1. В свою очередь, изменение длин рабочих воздушных зазорОВ вызывает нропорциональное изменение комплексных сопротивлений катушек индуктивностей 7.

Однако, изменение длин рабочих воздушных зазоров б и 02 является не только функцией измеряемого давления, но И температуры.

При нормальной (например -f 20°С) температуре градуировочная характеристика датчика имеет вид кривой 1 (фиг. 2). При изменении (например, повышении) температуры датчика жесткость упругого чувствительного эле1мента 2 пропорциональная модулю упругости материала, сун ественно уменьшается.

Это приводит к увеличению перемешения (рабочего хода) упругого чувствительного элемента 2 согласно выражению:

Я„L

ALrr:

F о(

где 4L-приращение перемещения упругого чувствительного элемента под действием Номинального давления при градиенте температур; F - площадь поперечного сечепия упругого чувствительного элемента; о - модуль упругости материала упругого чувствительного элемента при нормальной температуре; 7я - температурный коэффициент модуля упругости материала упругого чувствительиого элемента.

Увеличение рабочего хода упругого чувствительного элемента 2 вызывает возрастание чувствительности датчика и градуировочная характеристика принимает -вид кривой И (фиг. 2). Приращение перемещения AL, а также увеличение чувствительности датчика для каждого типа упругого чувствительного элемента легко может быть определено расчетным или экспериментальным путем. В то же время, для датчиков плунжерного типа известна зависимость величины чувствительности от суммарного рабочего воздушного зазора (фиг. 3), из которой определяется величина А, соответствующая изменению чувствительности датчика от изменения перемещения AL(AZ). Указанная зависимость легко может быть определена экспериментальным путем для каждой копкретной конструкции датчика. Задаваясь геометрическими размерами и материалами штока и магнитопровода, можно добиться того, что увеличение их линейных размеров под действием температуры вызовет

увеличение суммарного воздушного зазора на величииу АХ.

При этом должны выполняться условия

/ Л/ -

м ш - ТГ

&х

А/ш-ЛА/м-/СА/„

где А/м, А/ш, /iA/M, /СА/м - величины изменения геометрических размеров деталей датчика иод действием температуры;

/J мя и ЛГ - -- - конструктивные /„/„ коэффициенты;

1ы, /мя, ш, мк - соответственно длины магнитопровода, плунжера (якоря), штока и нерабочей части магнитопровода.

Это условие выполнимо в случае жесткого крепления магнитопровода к упругому чувствительному элементу, постоянства конструктивных коэффициентов, а также исполнения кольцевого магнитопровода 1 и плунжера

0 из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем материал штока 4. В то же время изменение температуры приводит к смещению нуля датчика. В результате чего градуировочная характеристика, например, при повышении температуры будет иметь вид не кривой 2, а кривой 3 (фиг. 2).

Условием стабильности нуля датчика при изменении температуры является выражение

0А/„ - А/ш -г А/щ - /lA/M - ЛГА/мДля выполнения этого равенства необходимо, чтобы удлинение плунжера 5 происходило в сторону, противоположную удлинению штока 4, что достигается установкой плунжера 5 на штоке 4 с зазором и жестким соединением с ним в одном сечении, максимально удаленном от места крепления штока 4 « упругому чувствительному элементу 2.

0 Выполнение перечисленных выше условий приводит к тому, что градуировочная характеристика примет вид кривой IV (фиг. 2), которая с высокой степенью точности приближается к градуировочной характеристике

5 (кривая I, фиг. 2) снятой при нормальной температуре.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет компенсировать аддитивную и мультипликативную составляющие температурной погрешности индуктивных датчиков плунжерного типа.

Предлагаемая конструкция индуктивного датчика давления может быть использована в случае работы датчиков в широком диапа5 зоне температур.

Формула изобретения

Датчик давления, содержаи1,ий упругий чувствительный элемент, наиример мембрану, соединенную нгтоком с илунжером индуктивного нреобразователя неремещения, катушки которого размещены внутри кольцевого магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью новыщення точности путем комненсацин темиературных погрешностей, в нем упругий чувствительный элемент, нанример мембрана, закренлен в нижней части кольцевого магнитопровода, изготовленного, как и илунжер, из материала с коэффициентом линейиого расширения большим, чем коэффициент линейного расширения материала штока, нлунжер вынолнен в виде нолого , установлен с зазором вдоль цилиндрической поверхности штока и закреплен на нем своим дном.

(ф

ш

РнГС/Cff