Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред, в условиях сильного теплового воздействия, например в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания. С целью повышения линейности и чулствительности стержневой упругий элемент выполнен двухступенчатым так, что площадь поперечного сечения первой ступени стержня больше площади поперечного сечения его второй ступени в 2,5-3,3 раза При этом два тензорезистсра мостовой цепи установлены в продольном направлении на ступени с большим поперечным сечением , а два других тензорезистора - на ступени с меныцим поперечным сечением .

СОЮЗ СОВЕТСЙИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

% рцэр G 01 Х -9/04

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ й1И0633М

ВИ0-™ ЩЦ9 ьАьлиОте. -A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2t) 466,165О/10 (22) t3.,t2.88, (46) 23.02.91. Вюл. Р- 7

"(7t) Пензенский политехнический институт (72), В.А. Васильев, А.И. Тихонов, А.В, Горбачева и .Г.В. оськин (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

Я - 1364924, кл. G 01 L 9(04, 1986. (54) ДАтЧЙК ВЛЯНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред, в условиях сильИзобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления, и может быть ипользовано для измерения быстропеременных давлений жидких и газообразных сред в

- условиях сильного теплового воздействия и вибраций, например, при измерении давления пороховых газов, в топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания.

1 ель изобретения — повышение чувствительности и увеличение линейности выходной характеристики.

На фиг. 1 изображена конструкция датчика давления, на фиг. 2 — конструкция чувствительного элемента.

Датчик давления содержит корпус 1, воспринимающую давление мембрану 2, стержневой упругий элемент 3. Стерж,.Я0„„1629762 А 1

2 ного теплового воздействия, например

B топливно-энергетических системах двигателей внутреннего сгорания. С целью повышения линейности и чупствительности стержневой упругий элемент выполнен двухступенчатым так, что площадь поперечного сечения первой ступени стержня больше площади поперечного сечения его второй ступени в 2„5-3,3 раза. При этом два тензорезистсра мостовой . цепи устайовлены в продольном направлении на ступени с большим поперечным сечением, а два других тензорезистора— на ступени с меньшим поперечным сечением. невой упругий элемент 3 имеет две ступени, образованные отверстиями

4 и 5. Отверстие 5 больше по размеру, чем отверстие 4. При этом отверстия

4 и 5 выполнены таким образом, что площадь поперечного сечения первой ступени стержня больше площади поперечного сечения второй ступени в 2,53,3.раза. На поверхности ступени, образованной меньшим отверстием 4, установлены два тенэорезистора

6 и 7 в продольном направлении, а на поверхности. ступени., образованной большим отверстием 5, установлены два тензорезистора 8 и 9 в поперечном направлении, Датчик давления работает следующим образом. 1б297б2

При подаче измеряемого давления в приемную полость t0 давление действует на мембрану 2. Усилие с мембраны 2 передается, стержневому упруго5 му элементу 3, в котором возникают продольные и поперечные деформации., Тензорезисторы 6 и 7 установлены в продольном направлении на ступени с большим поперечным сечением упругого элемента 3, воспринимают продольную деформацию. сжатия, а тензорезисторы

8 и 9, установленные в поперечном направлении на ступени с меньшим поперечным сечением упругого эъемента— поперечную деформацию растяжения, Поскольку ступени элемента (площади сечений) отличаются. в 2,5-3,3 раза, то обеспечивается равенство по величине продольной и поперечной деформа- 20 ций, Поэтому все четыре тензорезистора изменяют свое сопротивление по абсолютной величине одинаково, что приводит к увеличению выходного сигнала и снижению нелинейности измерительной цепи по сравнению с измерительной цепью, s которой тензорезисторы (продольные и-поперечные) изменяют свое сопротивление неодинаково.

Отношение. 2,5-3,3 выбрано из следующих соображений.

Известно, что.продольная деформация стержня определяется выражением (1)

Е 8;К» где Я j " относительная продольная

35 деформация стержня; .,F - сила действующая на стерЭ жейь. в продольном направлении;

Е - модуль упругости материала стержня;

8 т:, площадь поперечного сечения первой ступени стержня.

Поперечная деформация стержня определяется, (г)

8ст2 Е где jU — коэффициент Пуассона;

8 с - площадь поперечного сечения (50 второй ступени стержня.

Для получения равенства по величине продольной и поперечной деформаций необходимо обеспечить условие

F ФГ (3)

St Е ье11E откуда 8ст1 8 сто

Коэффициент Пуассона для обычно используемых в упругих элементах материалов составляет 0,33-0,4, поэтому

Scr< — 2,5-3,3, (4}

8 сто (Таким образом, двустуленчатый упругий элемент, выполненный с соблюдением соотношения (4), позволяет получить продольную и поперечную деформации, равные по абсолютной величине, что способствует уменьшению погрешности от нелинейности.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус с мембраной, установленный на основании в корпусе стержневой упругий элемент, контактирующий с мембраной, и тензорезисторы, расположенные на упругом элементе и включенные B измерительный мост, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения чувствительности.и увеличения линейности выходной характеристики, в нем стержневой упругий элемент выполнен двухступенчатым, причем первая ступень упругого элемента, расположенная ближе к мембране, выполнена .с площадью поперечного сечения, в 2,5-3,3 раза большей площади поперечного сечения второй ступени упругого элемента, контактирующей с основанием, при этом два противоположных тензорезистора моста установлены в продольном направлении на первой ступени упругого элемента, а два других .тензорезистора в поперечном направлении на второй ступени упругого элемента..1 629762

Составитель F.. Ивая

Редактор Н. Тупица Техред Д.Сердюкова Корректор О. Кравцова

Закаэ 432 Тираж 355 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно- издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагарина, 1 1

lI ll

101