Пьезоэлектрический преобразователь пульсаций давления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет расширить динамический диапазон измерений . Для этого в зазор между пьезоэлементами 2 введен разделительный элемент 4 из упругого материала. При воздействии на преобразователь переменного давления элемент 4 передает механические напряжения с внешнего пьезоэлемента 2 на внутренний. Коэф. механической связи между пьезоэлементами 2 определяется модулем упругости элемента 4. 2 ил. (Л СО ьо а ;О О5 N) Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1326916 A 2 (50 4 G 01 L 9 08 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ расширить динамический диапазон измерений. Для этого в зазор между пьезоэлементами 2 введен разделительный элемент 4 из упругого материала. При воздействии на преобразователь переменного давления элемент 4 передает механические напряжения с внешнего пьезоэлемента 2 на внутренний. Коэф. механической связи между пьезоэлементами 2 определяется модулем упругости элемента 4. 2 ил. (61) 1052896 (21) 3861612/24-10 (22) 01.03.85 (46) 30.07.87. Бюл. Р 28 (72) А.А.Сангалов (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1052896, кл. G 01 Ь 9/08, 1982. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контроль-, но-измерительной технике и позволяет

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1326916 между пьезоэлементами : г Ксв О

Благодаря дифференциальному включению пьезоэлементов, результирующий заряд на выходе с обеих пьезоэлементов будет равен:

0 = q „ - 0 = О„(1 — К ). (2) Коэффициент Кс механической связи является переменной величиной и зависит от величины Р„ воздействия со стороны потока и от модуля 1Е! упругости элемента 4: (3) св (н> ) Из-за потери импульса на первом пьезоэлементе и элементе 4 Кс, всегда меньше единицы и при малых воздейИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения пульсаций давления в потоках жидкости для

rasa.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона. измерения.

На фиг.1 изображен предлагаемый преобразователь, общий вид в разрезе; на фиг.2 — схема соединения электродов преобразователя.

Преобразователь содержит термоз ащитное покрытие 1, два пьезоэлемента

2 в виде сферических сегментов с электродами 3, разделительный элемент

4 с известным значением модуля упругости и основание 5.

Преобразователь работает следующим образом.

При воздействии на первый пьезоэлемент 2 переменного давления, пульсаций скоростного напора или плотностных неоднородностей потока на этом элементе возникает переменный электрический заряд, величина и знак которого пропорциональны величине и знаку механического воздействия. При отсутствии между пьезоэлементами разделительного элемента 4 механическое воздействие не передается на второй пьезоэлемент и электрический заряд на нем не образуется. При наличии . элемента 4, образующего механическую связь между пьезоэлементами 2,-происходит частичная передача механических напряжений и на второй пьезоэлемент, на котором образуется электрический заряд 1, величина которого зависит от коэффициента Кс связи ствиях со стороны потока, близких порогу шумового заряда пьезоэлементов, величина Кс, близка нулю.

0- Kñâ (1 ° (4)

Таким образом, с увеличением вели" чины механического воздействия и упругости элемента 4 увеличивается коэффициент передачи этого воздействия на второй пьезоэлемент, что приводит к увеличению компенсации по электрическому заряду, т.е. преобразователь работает в режиме автоматической ком15

Наибольшая компенсация достигается при пжесткой склейке пьезоэлементов, при этом из-за ограниченных воэможностей установки типа ГДС-60/20 не было достигнуто ограничение в выходном сигнале, однако и в этом случае получено расширение динамического диапазона не менее 20 дБ по сравнению с прототипом. Как показали лабораторные испытания преобразователей, выполняя разделительный элемент из материалов с различными значениями модуля упругости, можно получить преобразователи с любым, наперед заданным динамическим диапазоном (в пределах возможностей пьезоматериала) .

Натурные испытания подтвердили эф35 фективность преобразователей с расширенным динамическим диапазоном, при этом было отмечено, что несмотря на некоторое уменьшение влияния ме- шающих полей (акустика, вибрации и проч.), отношение сигнал — шум оставалось таким же, как у прототипа.

В качестве материала для разделительного элемента были опробованы компаунд К-102 (полимеризованное кас45 торовое масло с Е = 6 .10гМПа), эпоксидный компаунд УП-5-190 с E -= 5 х х 10 11Па и некоторые фенопласты.

1

При применении фенопласта марки

07-010-02 (ГОСТ 5689-73) был получен

50 динамический диапазон преобразования не менее 100 дБ. при хорошей повторяемости результатов измерений. Возможно применение и других материалов, в

55 которых в.результате полимеризации или иных процессов не возникают газовые пузыри, которые приводят к результатам, существенно отличающимся от рассчитываемых.

Составитель Н. Богданова

Техред A. Кравчук Корректор Е. Рошко

Редактор А. Ревин

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3272/36

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 132691

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь пульсаций давления по авт. св.

У 1052896, отличающийся

5 (тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения, в нем в зазор между пьезоэлементами введен разделительный элемент, выполненный из упругого материала.