Преобразователь давления Советский патент 1980 года по МПК G01L9/04 G01L7/04 

1 -

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к тензометрическим датчикам, в основном предназначенным для измерения малых давлений жидкостей . 5 и газов,

Известен преобразователь давления, в котором измеряемое давление преобразуется чувствительным элементом в механическое усилие, дёформирунадее 10 упругий 31Лёмент (консольную Пластину) с наклеенными тензорезисторами, преобразукицими деформацию упругого .элемента в электрический сигнал Ш Однако указанное устройство облада- j ет невысокой точностью.

Известен преобразователь давления, содержащий стойку с основанием, на котором расположен сильфов с подвижным штоком, упругий элемент с разме- 20 щфнными на нем тензорезисторс1ми, выпАлненный в форме прямоугольной замкнутой рамы, одна сторона которой установлена на стойке, а на противоположной стороне выполнена внутренняя . 25 консоль, соединенная с подвижным штоком сильфона J|2l.

Недостатком таких преобразователей является нелинейность выходной характёриртики, обусловленная Жестким , ЗО

креплением упругого элемента (двухконсольной пластины), которое не обеспечивает строго вертикального направления действующего усилия, т.е. не соблюдается условие

-bonsl.

rjDie t (a a,)

длина плеча изгиб ающе го моме и т а; изгибающий моM

ИЪГ мент;

Р - усилие, пропорциональное измеряемому давлению.

При перемещении упругого элемента изменяется плечо и направление действия приложенного усилия, что вызывает сложно-напряженное состояние в упругом элементе, которое передается тензорезисторам. Поэтому тензорезисторь1 испытывают не только воздействие полезной деформации изгиба,но и других деформаций (кручения, смятия), которые вызывают нелинейность преобразования выходной характеристики датчика и как следствие - снижение точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что сторона упругого элемента, установленная на стойке, жестко закреплена на участке между смежными пер.пёндикулярными ей сторонами. Также размеры упругого элемента выражены из соотношения длина внешней консоли; а,- длина внутренней консоли; 1/2 ширины внешней консоли в,- ширина внутренней консоли; ц - толщина упругого элемента; t толщина стойки. На фиг. 1 представлен преобразова тель, общий вид; на фиг. 2 - крепление упругого элемента. Преобразователь .состоит из штуцера 1, сильфона 2 со штоком 3, соедйненным с упругим элементом 4, выпо Ненным в виде замкнутой прямоугольной рамы, образующей внешнюю консоль L и внутреннюю - К. На консоли L вблизи заделки с обеих сторон наклеи ваются тенэорезисторы 5, соединенные в мостовую схему. База Б тензорезистора не должна превышать разницы . Электрическое соединение моста с источником питания и регистратором осуществляется с помощью разъема 6. Упругий элемент, чувствительный элемент (штуцер, сильфон, шток) и разъем крепятся на стойке 7. 1 репление упругого элемента к стойке производи ся U помощью упора 8, одновременно предохраняющего упругий элемент от воздействия давления, превосходящего допустимый диапазон. Конструкцией предусмотрено объеди нение преобразователей в блоки с помо141ью пружинного замка 9. Преобразователь работает следующим образом., Измеряемое давление подается в шт цер 1 и преобразуется в механическое усилие, деформирующее через шток 3 двухкоийольный упругий элемент 4с четырмя активными тензорезисторами 5 расположенными вблизи линии заделки консоли 1.Тензорезисторы соединены в схему моста и при их деформации на выходной диагонали возникает напряже кие, пропорцйональйое измеряемому да лению. Закрепление упругого эдемента, только по внутренней части сторон, расположенных на стойке, дает возмож значительно исключить воздейст вий паразитных деформаций (кручения, смятия) на тензорезисторы в месте их крепления, т.е. повысить линейную завйсимость перемещения упругого элемента от воздействия приложенного усилия. Геометрические размеры конструкции упругого элемента позволяют сохранить вертикальное направление действующего усилия и постоянство плеча изгибающего момента, прикладываемого к упругому элементу, что также повышает линейную зависимость перемещения упругого элемента от воздействия приложенного усилия. Использование данногоизобретения в преобразователях, предназначенных . для измерения разрежения, избыточного абсолютного и перепада авлёний, позволит улучшить метрологические характеристики этих датчиков - на порядок повысить линейность выходной характеристики и значительно снизить гистерезис. Формула изобретения 1. Преобразователь давления, содержащий стойку с основанием, на котором расположен сильфон с подвижным штоком, упругий элемент с размещенными . на нем тензорезисторами, выполненный в форме прямоугольной замкнутой рамы, одна сторона которой уст новлена на стойке, а на проти воположной стороне выполнена внутренняя консоль, соединенная с подвижным штоком сильфона, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, cTopofta уп зугого элемента, установленная на стойке, жестко закреплена на участке между смежными перпендикулярНШ4И ей сторонами. . 2. Преобразователь по п.1, о т и ч а ющ и и с я тем,что упругий элемент выполнен с соотношением геоетрических а, ъ to азмеров , а, - длина внешней консоли, aj т длина внутренней консоли; : в - 1/2 ширины наружной Консоли; - ширина внутренней консоли; t, толщина упругого элемента; t - толщина стойки. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 395737, кл. G 01 L 9/04, 1971. 2.Метрологическая аттестация блоов тензометрических датчиков давлеия типа БТД. Технический отчет ЦИАМ, 975 (прототип).