Пьезорезонансный датчик давления

 

Изобретение предназначено для измерения малых колебаний гидростатического давления на фоне постоянной составляющей. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения температурных шумов. В кольцевой обойме 5 с посадочными выступами 6 размещен компенсирующий пьезозлемент (ПЭ) 4, идентичный измерительному ПЭ 2. Оба ПЭ подключены к дифференциальной схеме регистрации. Компенсирующий ПЭ 4 находится под воздействием постоянного давления вязкой жидкости, находящейся во внутренней полости кольцевой обоймы 7 прямоугольного поперечного сечения. Это давление, соответствующее середине динамического диапазона измерений , обеспечивается регулировочными винтами 8. Воздействующее на датчик давление изменяет частоту колебаний измерительного ПЭ 2. 1 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 01 Т. 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4000728/24-10 (22) 29. 12.85 (46) 15,06.87. Бюл. № 22 (71) Всесоюзный заочный инженерностроительный институт (72) Б.Г.Иильштейн, А.В.Носкин и А.Г.Смагин (53) 53 1.787 (088.8) (56) Karrer Н.Е., Leach I. IEEE

Trans. Ind. Electron and Control

Instrument, 1969, 16, 1, 44.

Мильштейн Б.Г., Смагин А.Г. Измерительная техника, 1984, ¹ 1, с. 4. (54) ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЬЫ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение предназначено для измерения малых колебаний гидростатического давления на фоне постоянной составляющей. Цель изобретения повышение точности измерений за счет уменьшения температурных шумов. В кольцевой обойме 5 с посадочными выступами 6 размещен компенсирующий пьезоэлемент (ПЭ) 4, идентичный измерительному ПЭ 2. Оба ПЭ подключены к дифференциальной схеме регистрации.

Компенсирующий ПЭ 4 находится под воздействием постоянного давления вязкой жидкости, находящейся во внутренней полости кольцевой обоймы 7 прямоугольного поперечного сечения.

Это давление, соответствующее середине динамического диапазона измерений, обеспечивается регулировочными винтами 8. Воздействующее на датчик давление изменяет частоту колебаний измерительного ПЭ 2. 1 ил.

1317296

ВН1П1ПИ Заказ 2414/Зi Тираж 776

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к технике измерения давления, а именно к преобразователям гидростатического давления, предназначенным для измерения с высокой точностью малых колебаний гидростатического давления на фоне постоянной составляющей.

Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения температурных шумов.

На чертеже схематически представлен предлагаемый датчик.

В корпусе 1 в виде полого цилиндрического стакана смонтирован измерительный пьезоэлемент в виде диска 2, 15 воспринимающий давление исследуемой среды через посадочные выступы 3 корпуса. В корпусе размещен также идентичный измерительному компенсирующии пьезоэлемент 4, установленный в полой 20 кольцевой обойме 5 с посадочными выступами 6. Внутренняя полость обоймы 7 заполнена вязкой жидкостью, например гидропластом. Регулировочные винты 8, установленные в стенке обой2S мы, имеют возможность перемещения внутрь полости с жидкостью. Пьезоэлементы 2 и 4 подключены к регистрирующей дифференциальной схеме (не показана) через токовводы 9; Корпус пре- 30 образбвателя герметизирован фланцем-, крышкой 10. Измерительный и компенсирующий пьезоэ.пементы 2 и 4 сопрягаются с посадочными выступами 3 и 6 соответственно корпуса 1 и обоймы 5 по 35 полированным боковым поверхностям с предварительным натягом. Геометрия, толщина и материал посадочных выступов и обоймы подобраны так, чтобы возникающие в пьезоэлементах механи- 40 ческие напряжения и их температурные зависимости были идентичными при равенстве давлений окружающей среды и гидропласта.

Пьезорезонансный датчик давления 45 работает следующим образом.

После подключения регистрирующей дифференциальной схемы преобразователя в пьезоэлементах возбуждаются колебания, частота которых зависит от 50 величины возникающих в пьезоэлементах механических напряжений. В соответствии с предварительно построенной градуировочной зависимостью частоты колебаний от давления перемещением винтов в гидропласте создается давление, соответствующее середине динамического диапазона измеряемых давлений.

Затем корпус датчика помещается в исследуемую среду с величиной давления, лежащей в предполагаемом диапазоне измеряемых давлений. Частота колебаний измерител:ьного пьезоэлемента при этом соответственно изменяется, Так как компен"ирующий пьезоэлемент не воспринимает измеряемое дав-, ление, а находится под действием постоянного давления гидропласта, то изменения разностной частоты, получаемые после смешивания частот кварцевых генераторов измерительного и компенсационного пьезоэлементов, зависят от изменений гидростатического давления среды, воздействующей на корпус датчика, по сравнению с постоянной составляющей (давление гидропласта), соответствующей середине динамического диапазона измеряемых давлений.

При этом уровень температурных шумов датчика уменьшается во столько раз, во сколько раз постоянная составляющая гидростатического давления среды больше динамического диапазона измеряемых давлений.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Пьезорезонансный датчик давления, содержащий корпус в виде полого цилиндрического стакана, -установленный в корпусе измерительный пьезоэлемент в виде диска и схему регистрации, к входу которой подключен измерительный пьезоэлемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурных шумов, он снабжен компенсирующим пьезоэлементом, идентичным измерительному, и полой кольцевой обоймой прямоугольного поперечного сечения, внутренняя полость которой заполнена вязкой жидкостью, причем обойма снабжена регулировочными винтами, при этом кольцевая обойма установлена на открытом торце цилинцрического стакана, компенсирующий элемент закреплен внутри кольцевой обой|ы,, а схема регистрации выполнена дифференциальной.