Устройство для измерения давления

 

Изобретение предназначено для измерения и контроля давлений в сисА ,1 AlZ. К / . / темах управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения временной стабильности. Влияние дестабилизирующих факторов приводит к изменению абсолютной величины уровня переменного напряжения на выходе сумматора 10 при измерении давлений. Для компенсации этого изменения сигнал , пропорциональный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины 6 ичерез усилитель 11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13 Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 13 пропорциональна измеренному давлению. 2 ил. i (Л с i 1 оо 00 4 СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (1) 4 С 01 ?. 9/08, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Бр ТЩН ИЯ,!

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ тЕ;;.:. ": у И ЯЩТ д

1 2

Aj фиа. 7 (21) 4140554/31 — 10 (22) 29,10.86 (46) 30.03.88. Бюл, Ф 12 (71) Одесский политехнический институт (72) P.Ã.Äæàãóïîâ, С.Б.Иванов и О.А.Пахаревская (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство .СССР

Ф 474716, кл. С 01 Т 9/08, 1973.

Авторское свидетельство СССР

)) 1339423, кл. С 01 L 9/08, 25.04.86. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение предназначено для измерения и контроля давлений в системах управления технологическими процессами. Цель изобретения — повышение точности эа счет увеличения временной стабильности. Влияние дестабилизирующих факторов приводит к изменению абсолютной величины уровня переменного напряжения на выходе сумматора 10 при измерении давлений.

Для компенсации этого изменения сигнал, пропорциональный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины

6 и-через усилитель 11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13, Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя t3 пропорциональна измеренному давлению, 2 ил, 1 13

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и пред-: назначено для измерения.и контроля давлений в системах управления технологическими процессами, Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения временной стабильности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения давления; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1 °

Устройство состоит из мембраны 1, закрывающей корпус 2 датчика, к которой через демпфирующую прокладку 3 прикреплена пьезоэлектрическая пластина 4. К основанию корпуса через демпфирующую прокладку 5 прикреплена пъезопластина 6.На одинаковых расстояниях от пьезопластины 4 и 6 размещена пьезопластина 7, которая крепится к стенкам корпуса через демпферы 8.

Пьезопластина 7 подключена к выходу генератора 9 ° Пьезопластины 4 и 6 подключены к входам сумматора 10, причем пьезопластина 6 одновременно соединена с входом усилителя 11, выход которого подключен к выпрямителю

12. Выпрямитель присоединен к входу управления коэффициентом передачи усилителя 13, к информационному входу которого подсоединен выход сумматора 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии приемные пьезоэлектрические пластины 6 и 7 расположены при измеряемом давлении

Р=О на одинаковых расстояниях от излучающей пьезопластины 7. Величины расстояний между пьезопластинами кратны половине длины ультразвуковой волны излучающей пьезопластины 7.

При этом ультразвуковая волна, рас" пространяющаяся пьезопластиной 7; принимается пьезопластинами 4 и 6, а с их обкладок сигналы поступают на входы сумматора 10. Благодаря одинаковой начальной установке и равенству резонансных частот пьезопластин 4, 6 и 7 сигналы, снимаемые с пьезопластин 4 и б, равны по амплитуде ..

Таким образом, переменное напряжение на выходе сумматора равна нулю.

Этот сигнал поступает на вход усилителя 13 с регулируемым коэффициентом . передачи, коэффициент передачи которого в исходном состоянии равен

84980 2 единице, а с выхода усилителя 13 сигнал нулевого уровня поступает на выход устройства. Единичный коэффициент

5 передачи усилителя 13 задан уровнем сигнала, поступающего с неподвижной приемной пьезопластины 6 через усилитель 11 и выпрямитель 12 на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13.

Прн измерении величины давления

P отличной от нулевого значения, . она компенсируется упругими свойствами мембраны 1, которая прогибается совместно с пьезопластиной 4 внутрь корпуса 2. При этом в пределах величины упругой деформации мембраны происходит .уменьшение. толщины воздушной прослойки между пьезоэлементами

2О 4иб °

При неизменных величинах дестабилизирующих факторов происходит изменение амплитуды переменного напряжения, снимаемого в пьезопластийы 4 (знак изменения величины этого напряжения зависит от первоначальной установки пьезоэлементов и определяется условиями установления стоячей волны в воздухе на расстояниях, кратных половине длины волны), а амплитуда сигнала с пьезопластины 6 остается неизменной.

Таким образом, на выходе сумматора

10 присутствует переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине измеряемого давления Р, далее это напряжение поступает через усилитель 13 с единичным коэффициентом передачи на выход устройст40

При влиянии на датчик дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры и влажности окружающей среды, ухода частоты генератора

9 от резонансной частоты пьезопластин, а также старения пьезокерамических элементов, происходит одновременное относительное изменение начальных уровней сигналов с пьезокерамических пластин 4 и 6, что компенсируется сумматором 10, По абсолютной величине компенсация происходит следующим образом.

Влияние дестабилизирующих факторов приводит к изменению абсолютной величины уровня переменного напряжения на выходе сумматора 10 при измерении давлений. Для компенсации этотого изменения сигнал пропорциональI

1384980

4-A

Составитель М.Жуков

Техред М.Ходанич Корректор О.Кундрик

Редактор Н.Слободяник

Заказ 1404/38 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины 6 и через усилитель

11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход

5 управления коэффициентом передачи усилителя,13. Таким образом, компенсация погрешности измерения по абсолютной величине производится за счет изменения коэффициента передачи усилителя 13.

Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 13 пропорциональна измеренному давлению P и не зави сит от влияния дестабилизирующих 15 факторов.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, 20 содержащее датчик давления, включающий полый цилиндрический корпус, на открытом торце которого установлена мембрана, и три идентичные пьезоэлектрические пластины, расположенные

1 во внутренней полости корпуса параллельно одна другой, причем первая пьезоэлектричеекая пластина закреплена на мембране, вторая — на дне корпуса, а третья . — на равном расстоянии между ними, и регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения временной стабильности, оно снабжено генератором, сумматором, усилителем, выпрямителем и усилителем с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход генератора подключен к третьей пьезоэлектрической пластине, первая и вторая пьезоэлектрические пластины соединены с входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, с регулируемым коэффициен" том передачи, к управляющему входу которого подключена вторая пьезоэлектрическая пластина через последовательно соединенные выпрямитель и усилитель, .а к его выходу подсоединен регистратор.