SU1413453A1

SU1413453A1 - Device for measuring pressure differential

Info

Publication number: SU1413453A1
Application number: SU874178922A
Authority: SU
Inventors: Леонид Владимирович Малейко; Темир Борисович Ибрагимов; Владимир Анастасьевич Маглыш
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1988-07-30

Abstract

Изобретение относитс к измери- тельной технике, в частности к пьезо- резонансным датчикам разности давлений . Целью изобретени вл етс повышение точности измерени при воздействии механических счет возможности балансировки чувствительных элементов. Такую возможность устройство имеет за счет наличи рычага 18, установленного на опоре 19 при помощи шарнира, и своими концами жестко соединенного с центрами мембран 3, 4. При подаче давлений Р и Р, , равных между ,со- бой, система мембран 2-4 совместно с рычагом 18 будет находитьс в равновесном состо нии и резонаторы 9, 10 не будут воспринимать нагрузки. При превышении одного из давлений на мембране 2 возникает усилие, передаваемое через рычаг 18, через мембрану 3, жесткий центр 5 и держатель 7. на резонатор 9, создава на нем усилие. При этом противоположньй конец рычага 18 создает через мембрану 4 на резонаторе 10 усилие противоположного направлени . В результате на выходе генератора 13 частоты f и f измен ютс в противоположные стороны. 1 ил. ff и. S СП 4ib Сл СОThe invention relates to a measurement technique, in particular to piezo-resonance pressure difference sensors. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy when exposed to mechanical means of balancing sensitive elements. The device has such a possibility due to the presence of a lever 18 mounted on support 19 by means of a hinge, and with its ends rigidly connected to the centers of the membranes 3, 4. When pressures P and P are given, equal to each other, the system of membranes 2-4 together with the lever 18 will be in equilibrium and the resonators 9, 10 will not take the load. When one of the pressures on the membrane 2 is exceeded, a force is transmitted through the lever 18 through the membrane 3, the hard center 5 and the holder 7. to the resonator 9, creating a force on it. At the same time, the opposite end of the lever 18 creates through the membrane 4 on the resonator 10 a force of the opposite direction. As a result, at the output of the generator 13, the frequencies f and f change in opposite directions. 1 il. ff and. S SP 4ib SL CO

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к пьезо резонансньм датчикам разности даште- ний, и может быть использовано в авиационной и космической технике, робототехнике, в метрологии в качестве образцовых средств и т.д.The invention relates to a measurement technique, in particular, to piezo-resonance sensors of difference of measurements, and can be used in aeronautical and space technology, robotics, in metrology as exemplary tools, etc.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени при механических воздействи х.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy under mechanical stress.

На чертеже представлен вариант , конструкции устройства измерени разности давлений, разрез.The drawing shows a variant of the construction of the device for measuring the differential pressure, section.

Устройство состоит из камеры 1 с двум входными отверсти ми дл подачи измер емых давлений Р и Р, преобразовател разности давлений в усилие, выполненного в виде трех мембрай 2, 3 и 4. С мембранами 3 и 4 через силопередающие элементы, представл ющие собой жесткие центры 5 и 6, подсоединенные к мембранам 3 и Д, и прикрепленные к жестким центрам упругие держатели 7 и 8, соединены преобразователи усили в частоту, выполненные в виде силочувствитель- ных кварцевых резонаторов 9 и 10, прикрепленных соответственно к держател м 7 и 8. Кварцевые резонаторы 9 и 10 через гермовводы 11 подключены к дифференциальной схеме 12, содержащей генераторы 13 и 14, выходы которых подключены к входам смесител 15, причем к входу генераторов 13 и 1А подключены резонаторы 9 и 10 соответственно. Мембрана 2 раздел ет камеру 1 на две полости и воспринимает измер емые давлени Р и Р ц, мембраны 3 и 4 образуют со стенками камеры герметичные полости 16 и 17, в полости 16 размещен резонатор 9, а в полости 17 - резонатор 10.The device consists of a chamber 1 with two inlets for supplying measured pressures P and P, a differential pressure to pressure transmitter, made in the form of three membranes 2, 3 and 4. With membranes 3 and 4 through force transmitting elements that are rigid centers 5 and 6, connected to the membranes 3 and D, and elastic holders 7 and 8 attached to rigid centers, force-frequency converters are connected, made in the form of force-sensitive quartz resonators 9 and 10, attached respectively to holders 7 and 8. Quartz resonators 9 and 10 through the pressure seals 11 are connected to a differential circuit 12 containing generators 13 and 14, the outputs of which are connected to the inputs of the mixer 15, and resonators 9 and 10 are connected to the input of generators 13 and 1A, respectively. Membrane 2 divides chamber 1 into two cavities and senses the measured pressures P and P c, membranes 3 and 4 form sealed cavities 16 and 17 with chamber walls, resonator 9 is placed in cavity 16, and resonator 10 in cavity 17.

Устройство содержит жесткий рычаг 18, центральна часть которого шарнирно оперта на опоре 19, например , шаровой, прикрепленньм к стенке камеры 1, один конец рычага 18 присоединен к центру мембраны 2 и центру мембраны 3, а другой - к центру мембраны 4. Мембрана 2 присоедин етс к камере 1 электронно-лучевой сваркой, крепление мембран 3 и 4 к стенкам камеры 1 - с помощью роликовой шовной сварки. Рычаг 18 при- крепл етс к центрам мембран 2, 3 и 4 клеем, например, типа К-300, ТК-1 или ВТ-25-200, а резонаторы 9 и 10 к держател м 7 и 8 клеем ВТ-25-200The device comprises a rigid lever 18, the central part of which is hinged on a support 19, for example, a ball, attached to the wall of the chamber 1, one end of the lever 18 is attached to the center of the membrane 2 and the center of the membrane 3, and the other to the center of the membrane 4. The membrane 2 is attached To the chamber 1 by electron-beam welding, the fastening of the membranes 3 and 4 to the walls of the chamber 1 is performed using a roller seam welding. The lever 18 is attached to the centers of the membranes 2, 3 and 4 with glue, for example, type K-300, TK-1 or BT-25-200, and the resonators 9 and 10 to holders 7 and 8 with glue BT-25-200

Г ерметичмые полости 16 и 17 откачиваютс до давлени не более 1 10 мм рт.ст. Дл более жесткого соединени рычага с упором он может быть поджат плоской пружиной 20, расположенной между стенкой камеры 1 и рьиагом.18 с противоположной стороны от опоры 19. Держатель 7 сThe tight cavities 16 and 17 are pumped out to a pressure of not more than 1 to 10 mm Hg. For a more rigid connection of the lever with the support, it can be tightened by a flat spring 20 located between the wall of the chamber 1 and the table 18 on the opposite side of the support 19. The holder 7 with

О резонатором 9 может быть установлен на отдельном основании 21, а держатель 8 с резонатором 10 - на аналогичном основании 22. В этом случае крепление оснований 21 и 22 к стен5 ке камеры 1 производитс вакумноплотньтм швом с помощью э-лектронно-лу чевой сварки. Крепление жестких центров 5 и 6 к мембранам 3 и 4 осуществл етс вакуумным клеем. МембраныThe resonator 9 can be mounted on a separate base 21, and the holder 8 with the resonator 10 can be mounted on a similar base 22. In this case, the fixing of the bases 21 and 22 to the wall of the chamber 1 is carried out using a vacuum-seam welding using electron-beam welding. Fixing of rigid centers 5 and 6 to the membranes 3 and 4 is carried out with vacuum glue. Membranes

0 2, 3 и 4, корпус камеры 1 и рычаг 18 выполн ютс , например, из дисперсионно твердеющего материала, а резонаторы 9 и 10 - из кварца АТ-среза. Устройство работает следующим об5 разом.0 2, 3 and 4, the camera body 1 and the lever 18 are made, for example, of a dispersion-hardening material, and the resonators 9 and 10 are made of quartz AT-cut. The device works as follows.

Если давлени Р и Р равны между . собой, то система мембран 2, 3 и 4 совместно с рычагом 18 находитс в равновесном состо нии и силочувстви0 тельные резонаторы 9, 10 не воспринимают нагрузки. При превышении одного из давлений, например Р Pg на мембране 2 возникает усилие, передаваемое через левый конец рычага 18 и мембрану 3, жесткий центр 5 и держатель 7 на резонатор 9, создава на нем усилие сжати . При этом ле- Bbtfi конец рьтчага 18 опускаетс , а правый, соединенный с мембраной 4, поднимаетс . На резонаторе 10 возникает усилие раст жени . В результате на выходе генератора 13 частота f возрастает, а на выходе i eHepaTo- pa 14 частота f уменьшаетс .If the pressures P and P are equal between. By itself, the system of membranes 2, 3 and 4, together with the lever 18, is in an equilibrium state, and the sensing resonators 9, 10 do not perceive the load. When one of the pressures is exceeded, for example, P Pg on the membrane 2, a force is generated, transmitted through the left end of the lever 18 and the membrane 3, the rigid center 5 and the holder 7 to the resonator 9, creating a compressive force on it. At the same time, the Bbtfi end of the bolt 18 is lowered, and the right one, connected to the membrane 4, is raised. At the resonator 10, a stretching force occurs. As a result, at the output of the generator 13, the frequency f increases, and at the output of the iHepaToPa 14, the frequency f decreases.

В случае, когда Р i система мембран и рычаг 18 работают в обратную сторону, при этом на резонатор 9 действует усилие раст жени , а на резонатор 10 - усилие сжати .In the case where the P i membrane system and the lever 18 operate in the opposite direction, the tensile force acts on the resonator 9, and the compressive force acts on the resonator 10.

0 Форму л а изобретени 0 Formula of invention

Устройство дл измерени разности давлешш, содержащее корпус с ра- бочей камерой, преобразователь раз- 5 ности давлений в усилие, выполненньш в ниде трех мембран, одна из которых - измери гепр.на - раздел ет камеру на две полости, снабженные вход5A device for measuring the pressure difference, comprising a housing with a working chamber, a pressure difference to force transducer, made in the form of three membranes, one of which — measure hepatitis — separates the chamber into two cavities equipped with an inlet 5

00

31413 5331413 53

ными отверсти ми, а две другие обра- ханических воздействи х, в него вве- зуют со стенками камеры два герметич- ден двyплe ий рычаг, шарнирно уста- ных объема, в которых размещены пре- новленный на опоре, а мембраны, обра- образователи усили в частоту, выпол- зующие со стенками камеры герметич- ненные в виде кварцевых резонаторов, ные объемы, расположены в одной плос- которые св заны через силопередающие кости и их центры жестко соединены элементы с мембранами, и дифферен- с концами,рычага, а опора рычага раз- циальную измерителъную схему, н кото- мещена на стенке камеры между центра- рую включены резонаторы, о т л и - ш мембран, причем один конец рыча- чающеес тем, что, с целью га жестко св зан с центром измери- повьппени точности измерени при ме- тельной мембраны.with the other two openings, with the walls of the chamber, two hermetic double-lever levers, hingedly mounted volumes, in which the pre-mounted on the support is placed, are inserted into the chamber walls, forces in frequency, which are sealed to the chamber walls in the form of quartz resonators, are located in one flat surface, are connected through the force-transmitting bones, and their centers are rigidly connected to the elements with membranes, and to the ends, to the levers, and lever support various measuring circuit, which There are resonators on the wall of the chamber between the center, about tl and - w of membranes, with one end snarling so that it is rigidly connected with the center of measurement of the measuring accuracy at the membrane.

Claims

Claim

A device for measuring the pressure difference, comprising a housing with a working chamber, a pressure differential pressure transducer in force, made in the form of three membranes, one of which is a measuring one, which divides the chamber into two cavities equipped with an input

3 141 openings, and the other two form two sealed volumes on the chamber walls, in which the force-to-frequency converters are placed, made in the form of quartz resonators, which are connected through membranes with force transmitting elements, and a differential measuring circuit, which includes resonators, In that, in order to increase the measurement accuracy under mechanical influences, a two-arm lever pivotally mounted on a support is introduced into it, and membranes forming sealed volumes with the chamber walls are located They are located in the same plane and their centers are rigidly connected to the ends of the lever, and the lever support is placed on the chamber wall between the centers of the membranes, one end of the lever being rigidly connected to the center of the measuring membrane.