Датчик давления Советский патент 1981 года по МПК G01L9/06 

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к измерительной технике.

По основному авт. св. № 759876 известен датчик давления, содержащий упругий элемент в виде мембраны с жестким центром и буртиком по периферии, прикрепленный к корпусу датчика, и упор, установленный с зазором относительно жесткого центра. На мембране расположены две измерительные схемы. Одна схема состоит из тензорезисторов, расположенных у границ жесткого центра и буртика, осуществляет измерения при малых давлениях, пока мембрана не касается упора. Вторая дополнительная тензосхема, содержит тензорезисторы, расположенные на расстоянии 0, от границ буртика и жесткого центра, где (3- расстояние между буртиком и жестким центром. Дополнительная тензосхема позволяет осуществлять измерения в расширенном диапазоне давлений, включая давле

ния, при которых упор ограничивает перемещения жесткого центраЩ.

Недостаточная точность работы датчика давления обусловлена наличием нелинейности градуировочной хаоактеристики дополнительной схемы и трудностью ее линеаризации при иастройке.

Целью изобретения являетс я повы10шение точности измерений путем уменьшения нелинейности градуировочной характеристики.

Поставленная цель достигается

15 тем, что в предложенном датчике давления, один из дополнительных тензорезисторов выполнен составным из двух ориентированных в радиальном направлении теизорезисторов, расположенных

К на гибкой части мембраны. Один из низ; расположен у границы с жестким центром,/ а другой - у границы с буртиКОМ;3 1 изображен мембранный да На фиг. чик давления, общий вид, на фиг. 2 мембранный чувствительный элемент. Датчик давления содержит упор 1 и мембранный чувствительный элемент 2. Мембранный чувствительный элемент 2 имеет жесткий центр 3 и буртик 4, у границ которых на гибкой части мембраны расположена основная мостовая тензосхема, образованная тензорезисторами 5-8. Одинаково ориентиро ванные тензорезисторы, лежащие у границ жесткого центра 3 и буртика 4, 1)асположены в смежных плечах моста. Три тензорезистора 9, 10, 11 допол нительноц тензосхемы расположены в центральной области гибкой части мембраны, а одно плечо моста образовано последовательно соединенными и одинаково ориентированными тензорезисторами 12 и 13, один из ко,торых (12 рас положен у границы жесткого центра 3, а другой (13 - у границы буртика 4. Датчик работает следующим образом При воздействии давления, меньшего, чем номинальное, мембрана деформируется, но не касается упора. При этом с тензосхем поступают выходные сигналы, пропорциональные давлению. При больших давлениях упор ограничивает перемещения жесткого центра мем браны, и чувствительность основной тензосхемы резко падает. Чувствитель ность тензорезисторов 9, 10, 11 мало меняется после касания мембраны жест ким центром, поскольку они расположе ны в центральной области гибкой части мембраны, где деформации, обуслов ленные воздействием силы со стороны упора, малы. Однако некоторое остато ное изменение чувствительности имеет место, например, из-за неточного их расположения. Каждый тензорезистор 12, 13 резко меняет свою чувствитель ность после соприкасания жесткого це тра и упора. Однако сопротивление составного тензорезистора (12 и 13) меняется линейно. Это вызвано нечувствительностью составного тензорезистора к силе, воздействующей на мембрану со стороны упора. Под дейст вием этой силы тензорезисторы 12 и 13 подвергаются равным деформациям противоположных знаков, а их изменения (при равенстве величин сопротивлений резисторов) равны по величине и противоположны по знаку, так что величина сопротивления составно1ГО резистора не меняется. Поэтому мостовая схема (см. фиг. 2) обладает градуировочной характеристикой, близкой к линейной в расширенном диапазоне давлений, включая давления, при которых упор ограничивает перемещения жесткого центра мембраны. Остаточная нелинейность градуировочной характеристики (неодинаковость чувствительности до и после касания мембраны упором) устраняется в рассматриваемом случае изменением величины сопротивления одного из тензорезисторов 12 или 3 за счет изменения его геометрических размеров, например, путем обработки его Лучом лазера. Так в случае, если чувствительность датчика при малых давлениях больше, то для линеаризации градуировочной характеристики достаточно увеличить тензорезистор 12 на величину ..«г, 1 где A.h - изменение сопротивления тензорезистора, сопротивление тензорезистора 12. изменение наклона градуировочной характеристики при переходе от малых к большим давлениям, чувствительность основной схемы при малых давлениях. Таким образом, предлагаемый датчик позволяет проводить подстройку величины нелинейности градуировочной характеристики в расширенном диапазоне давлений, что повьшает точность измерений. Формула изобретения Датчик давления по авт.св. № 759876, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, один из дополнительных тензорезисторов вЕ 1полнен составным из двух ориентированных в радиальном направлении тензоре.зисторов, причем один из них расположен у границы с жестким центром, а другой - у границы с буртиком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 759876, кл. G 01 L 9/06, 09.01.78.