Датчик давления Советский патент 1977 года по МПК G01L9/04 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления в различных твердых телах, например во льду.

Известны мембранные датчики давления, имеющие жесткий цилиндрический корпус, дно которого представляет собой упругую мембрану. Под воздействием давления в среде происходит прогиб мембраны, который измеряют тем или иным устройством.

Недостатком мембранных датчиков давления является то, что прогиб мембраны зависит не только от давления, но и от закона распределения этого давления по поверхности мембраны. Поэтому показания датчиков этого типа могут оказаться различными при одинаковых суммарных давлениях.

В грунтовых динамометрах, имеющих жесткий корпус и жесткую приемную плиту, приемная поверхность не деформируется, а перемещается. Это перемещение также преобразуется В электрический сигнал 1. Эти приборы обеспечивают возможность измерения давления только в одном направлении.

Кроме того, оба вида вышеуказанных приборов искажают поле напряжений в среде. Степень этого искажения, т. е. достоверность показаний приборов, определяется жесткостью, формой и размерами приборов.

Известны датчики давления, содержащие чувствительный элемент в виде упругого шара и располол енные в трех взаимно перпендикулярных направлениях параметрические преобразователи, например, тензорезнсторы 2.

Эти датчики так}ке не обеспечивают надежного и точного измерения давления внутри среды.

В предлагаемом датчике, с целью повышения чувствительности и надежности, шар выполнен пустотелым, а каждый из преобразователей жестко закреплен внутри шара в двух точках, расположенных диаметрально противополол но.

На чертеже схематично показан описываемый датчик в разрезе.

Датчик состоит из чувствительного элемента 1, выполненного в виде упругого полого шара.

К, внутренним стенкам шара 1 по его диаметрам в трех взаимно перпендикулярных направлениях прикрепляют соответственно три стержня 2. (На чертеже изображены два стержня, лежащие в плоскости чертежа). Каждый из этих стержней выполнен из двух отрезков, суммарная длина которых меньше внутреннего диаметра шара I. Поэтому при закреплении этих отрезков внутри шара 1 образуются зазоры, ширина которых зависит от

3

деформации стенок шара. В каждом из указанных зазоров расположен параметрический преобразователь 3, которые преобразуют деформацию шара 1 в электрический сигнал. Электрический сигнал с преобразователей подается на регистрирующее устройство (на чертеже не показано).

Датчик давления предварительио калибруют в барокамере.

Давление в среде, например во льду, измеряют предложенным датчиком следующим образом.

Шар 1 вмораживают в лед. При давлении во льду возникают его деформации, которые вызывают деформацию упругого шара 1 и, следовательно, изменение ширины зазоров между частями стержней 2.

Изменение ширины зазоров преобразователя 3 преобразовывается в электрический сигнал и записывается на соответствующем регистраторе. По показаниям этих преобразователей по трем Компонентам определяют вектор максимальных напряжений в точке установки датчика в среде.

Шар, заделанный в лед, практически не искажает поля напряжения, а также не создает

точек концентрации местных напряжений. Поэтому деформация щара 1 зависит только от давления во льду. Другими словами, любое положение шара 1 в пространстве исследуемого льда всегда однозначно позволяет определить максимальное нанряжение в заданной точке льда.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий чувствительный элемент в виде упругого шара и расположенные в трех взаимно перпендикулярных направлениях параметрические преобразователи, отличающийся тем, что, с целью

повышения чувствительности и надежности, шар выполнен пустотелым, а каждый из преобразователей жестко закреплен внутри шара в, двух точках, расположенных диаметрально нротивоположно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гинзбург П. В. «Патурные исследования крупных гидротехнических сооружений, изд. «Энергия, 1964, с. 168-170.

2. Патент США № 3482443, кл. 73-151, 1959 (прототип).