ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления с частотным выходным сигналом.
Известен частотный датчик давления, содержащий основание с подводящим штуцером и установленные на основании с зазором между собой тонкостенный цилиндрический резонатор и диэлектрический стержень с термодиодом и электромагнитами системы возбуждения и съема колебаний, а также металлический кожух с окнами и прорезями в местах установки электромагнитов. (а.с. №988053).
Недостатком такого датчика является то, что для обеспечения герметичности внутренняя полость стержня заполняется герметиком, а прорези - клеем. Однако, при высоких температурах из герметика и клея появляются газовыделения, что способствует изменению плотности воздушной среды и, как следствие, увеличению погрешности, что отражается на точности измерения давления.
Задачей полезной модели является повышении точности измерения давления в условиях высоких температур.
Достигается это за счет стабилизации газового состава в измерительной полости датчика, а это достигается за счет двухслойного металлического кожуха.
Причем внутренний его слой выполнен из немагнитного металла с высоким удельным сопротивлением и имеет только отверстия, а второй внешний слой кожуха выполнен из алюминиевого сплава, имеющего двухстороннее анодированное электроизоляционное покрытие и имеет отверстия и прорези.
На чертеже изображен предлагаемый частотный датчик давления.
Этот датчик содержит тонкостенный цилиндрический резонатор 1 и расположенный внутри него стержень 2 с электромагнитами 3 и 4 систем возбуждения и объема колебаний соответственно, установленными на основании.
Стержень 2 заключен в цилиндрический кожух, состоящий из двух слоев 5 и 6. Внутренний слой 5 изготовлен из немагнитного металла с относительно высоким удельным сопротивлением (например, сплавы 36НХТ, 12Х18Н9Т) и содержит окна для выхода полюсов 7 электромагнитов 3 и 4. Герметизация в месте сочленения внутреннего слоя кожуха 5 с полюсами 7 электромагнитов 3 и 4 осуществляется пайкой. Сочленение внутреннего слоя 5 с основанием и штуцером 8, имеющим канал 9 для подвода давления, осуществляется сваркой. С помощью сварки осуществляется также сочленение резонатора 1 с основанием и штуцером 8.
Внешний слой кожуха 6 изготовлен из алюминиевого сплава и имеет анодированное электроизоляционное покрытие. Для исключения вихревых токов вокруг полюсов 7 внешний кожух имеет прорези 10 между парами отверстий для выхода полюсов 7.
Для осуществления термокомпенсации в состав датчика включен термодиод 11.
Датчик работает следующим образом.
Давление через канал 9 штуцера 8 подается во внутреннюю измерительную полость датчика, определяя частоту собственных колебаний резонатора 1. При этом сочленение штуцера 8 с резонатором 1 и внутренним слоем 5 кожуха с помощью сварки, а также сочленение внутреннего слоя 5 кожуха с полюсами 7 с помощью пайки (или сварки) обеспечивает практически абсолютную герметичность измерительной полости.
Высокая теплопроводность наружного слоя 6 кожуха обеспечивает равномерность и высокую скорость прогрева резонатора 1 и воздуха в измерительной полости, что необходимо для точной термокомпенсации.
Анодированное покрытие внешнего слоя 6 практически полностью исключает явление гистерезиса.
Изготовление внутреннего слоя 5 кожуха из немагнитного относительно высокоомного материала (например, из сталей 36НХТ, 12Х18Н9Т) позволило исключить необходимость изготовления прорезей, что, в свою очередь, дало возможность герметизации без применения клея.
Анодированное электроизоляционное покрытие внутренней поверхности внешнего слоя 6 кожуха предохраняет замыкание вихревых токов в нем в местах прорезей по внутреннему слою кожуха 5.
Необходимость покрытия типа "анодированного" на внешней поверхности кожуха определена экспериментально в ходе работ по исследованию явления гистерезиса.
Было установлено, что его величина определяется не материалом кожуха, а его покрытием, т.е. гистерезис возникает из-за явлений абсорбции и десорбции молекул влаги на поверхностях резонатора и кожуха.
Экспериментально установлено, что при изготовлении внешнего слоя кожуха из алюминиевого сплава (например Д16Т) и анодированном покрытии явление гистерезиса практически полностью исчезает.
В результате исследований было выявлено, что заявляемый частотный датчик давления позволяет, по сравнению с прототипом, повысить в 10 раз точность измерения давления в условиях высоких температур.