Пороговый датчик гидростатического давления Советский патент 1982 года по МПК G01L9/02 

(54) ПОРОГОВЫЙ ДАТЧИК ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для коитроля и измерения гидростагаческого давления в промышленных технологических установках и в аппаратах высокого давления, используемых для научных исследований.

Известны датчики давления иа основе измерения скачков электросопротивления в момент фазовых переходов, происходящих при определенных давлениях в датчиках из репериых материалов: висмут, таллий, барий и т.п; 1J..

Недостаток таких датчиков состоит в том, что сопротивление металлов при фазовом переходе меняется не более чем в 3-4 раза, что недостаточно для надежного срабатывания исполнительного устройства. Кроме того, величина порога фиксирована для каждого реперного металла и не подается плавной перестройке.;.

Нанболее близким по технической сущности к изобретению является датчик порогового типа, основанный на прнменении материалов, обладающих скачкообразной зависимостью

электрического сопротивления от давления и предназначенный для регистрации заданного, уровня давления 2.

Недостатком- этого датчика является то, что он имеет низкую точность регнстрацни порогового давлеиия, не превышающую ±5 кбар, а также невозможность плавного регулирования величины порога срабатывания датчика.

Целью изобретеиия является обеспечение

10 регулировки величииы порога срабатывания датчика и повыщенне точностн измерений.

Эта целВ достигается тем, что чувствительный элемент вьшолнен из монокристалла сегнетоэлектрика-полупроводннка гнпотиофос15фата олова, причем в корпус введен регулятор величины порога срабатывания датчика, выполненный в виде нагревателя.

На фиг. 1 изображеиа конструкция порогового датчика гидростатического давления

20 с регулируемым порогом; на фиг. 2 - зависимости проводимости и диэлектрической проницаемскти чувствительного элемента от гидравлического давления при . Монокристалл гипотиофосфата олова (SnzPjSb) претерпевает сегнетоэлектрический. фазовый переход при 66°С. Гидростатическое давление приводит к понижению температуры фазового перехода (Те) по линейному закону с коэффициентом jrp(/dP -21 град/кбар, где Р - величина гид ростатического давления. В момент фазового перехода происходит скачок проводимости и диэлектрической проницаемости. Величина диэлектрической проницаемости ( ) вблизи ф зового перехода применяется по закоиу тС /РРс при С 878, где PC - величина гидростатического давления, при котором происходит фазовый переход. Проводимость при фазовом переходе возрастает скачком в 50-100 раз, диэлектричес-. кая проницаемость - в 10 раз (фиг. 2). изменение проводимости или емкости при фазовом переходе может служить командои для срабатывания исполнительного устрой ства. Выбором температуры чувствительного элемента в диапазоне 5-66°С достигается нуж ный порог срабатывания датчика в пределах 0,1-3 кбар. В соответствии с одним из примеров выполнения датчика (фиг. 1) монокристалл 5п2Р28ь размером 1x1x0,5 используется в качестве чувствительного элемента 1. На грани кристалла, представляющие собой кристаллогр фические плоскости, методом катодного напыления наносятся платиновые электроды 2, к которым крепятся тоководы 3. Чувствительный элемент помещен в токонагреватель 4, представляющий собой манганнновую печь сопротивления, намотанную на каркас 5. Чувствительный элемент и нагреватель заливаются эпоксидной смолой ЭД-5 (ВТУ МХП 688-56). В качестве пластификатора используется смола ДЭГ-Ж (СТУ 30-14346-65). Соотношение основной смолы и пластификатора 10:4. При застывании эпоксидная смола образует корпус датчика. Оптимальной является шаровая форма корпуса. Токоподводы нагревателя 6 служат для соединения с источником питания. Использование предлагаемого порогового датчика давления по сравнению с известными имеет следующие преимущества: точность регистрации заданного уровня давления ±0,1 кбар; возможность плавной перестройки порога срабатывания датчика в диапазоне 0,1-3 кбар; возможность использования скачков как проводимости, так и емкости в качестве сигнала для исполнительного устройства; использование монокристаллов Sn Pj БЬ позволяет уменьшить размеры датчика при сохранении его чувствительности. Эти преимущества повышают надежность контроля заданного уровня давления и расширяют диапазон применений датчиков порогового типа. Форм у л а изобретения Пороговый датчик гидростатического давления, содержащий корпуй с чувствителнчым элементом, обладающим скачкообразной зависимостью электрического сопротивления от давления, отличаю4щийся тем, что, с целью обеспечения регулировки величины порога срабатывания датчика и повышения точности измерений, его чувствительный элемент вьшолнен из монокристалла сегнетоэлектрика-полупроводнщса гипотиофосфата олова, причем в корпус введен регулятор величины порога срабатывания датчика, выполненный в виде нагревателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свндетельство СССР № 346618, кл. G 01 L И/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР N 564551, кл. G 01 L 9/00, 1977 (прототип).