Пьезоэлектрический преобразователь давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в устройствах для измерения давления и позволяет упростить процесс тарировки. Пьезоэлектрический преобразователь давления содержит пьезоэлектрический резонатор 3, который подключен к генератору 4 колебаний, выход которого через измеритель 5 частоты соединен с первым входом вычислителя 6. В памяти вычислителя 6 хранятся коэффициенты, по которым он производит преобразование изменения частоты резонатора 3 в числовой код. Ко второму входу вычислителя 6 подключен первый выход блока 7 управления, а второй его выход подключен к управляющему входу источника эталонного тока, подключенного к соленоиду 9, во внутренней полости которого установлен пьезоэлектрический резонатор 3 с держателями 1 и 2, выполненными из магнитомягкого материала. По командам блока 7 управления источник 8 эталонного тока создает в соленоиде 9 ток строго определенной величины, в результате посредством держателей 1 и 2 на пьезоэлектрический резонатор создается тарировочное давление, а вычислитель по командам от блока 7 управления производит корректировку тарировочных коэффициентов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 L 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPIplTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 44 70808/24-10 (22) 10.06.88 (46) 07.10.90. Бюп. N 37 (71) Ташкентский политехнический институт им.А. Р . Бир уни (72) Н.P. Юсупбеков, А.Б.Пинский и А.А.Данилов (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 983974, кл. G 01 L 11/00, 1982.

Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. — М.: Энергия, 1978, с.125. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измери тельной технике, может быть использовано в устройствах для измерения давления и позволяет упростить процесс тарировки. Пьезоэлектрический преобразователь давления содержит пьезоэлектрический резонатор 3, который подключен к генератору 4 коле" баний, выход которого через измери1

„„SU„„1597629 А 1

2 тель 5 частоты соединен с первым входом вычислителя 6, В памяти вычислителя 6 хранятся коэффициенты, по которым он производит преобразование изменения частоты резонатора 3 в числовой код. К второму входу вычис лителя 6 подключен первый выход блока 7 управления, а второй его выход подключен к управляющему входу источника эталонного тока, подключенного к соленоиду 9, во внутренней полости которого установлен гьезоэлектрический резонатор 3 с держателями 1 и 2, выполненными из магнитомягкого материала. По командам блока

7 управления источник 8 эталонного тока создает в соленоиде 9 ток строго определенной величины, в результате посредством держателей 1и 2 на пьезоэлектрический резонатор создается С: тарировочное давление, а вычислитель по командам от блока 7 управления производит корректировку тарировочных коэффициентов. 3 ил.

159 7629

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерениях давления.

Цель изобретения — упрощени:процесса тарировки.

На фиг. 1 показана структурная схема преобразователя давления; на фиг.2 и 3 — варианты нагружения его измеряемым давлением.

Преобразователь состоит из держателей 1 и 2 и размещенного между ними пьезоэлектрического резонатора

3, который подключен к генератору

4 колебаний, выход которого через измеритель 5 частоты соединен с первым входом вычислителя 6, второй вход которого соединен с первым выходом блока 7 управления, второй выход которого подключен к управляющему входу источника 8 эталонного тока, силовой выход которorо подключен к соленоиду

9, размещенному снаружи резонатора

3 с держателями 1 и 2.

Возможны два варианта расположения преобразователя в рабочей среде 10.

В первом варианте (фиг,2) преобразователь погружается в рабочую среду полностью, так что измеряемое давление прикладывается к резонатору как в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний, так и в плоскости, параллельной последней, посредством держателей 1 и 2. Во втором варианте (фиг. 3) давление прикладывается только непосредственно к резонатору в плоскости, перпендикулярной колебаниям. Для этого преобразователь помещают посредством уплотнений 11 в измерительную камеру.

Преобразователь работает следующим образом.

В режиме измерения при отсутствии давления кварцевый резонатор 3 совершает колебания по толщине на своей резонансной частоте. Эта частота регистрируется измерителем 5 частоты и вычислителем 6. При наличиии определяемого давления пьезоэлектрический резонатор 3 испытывает всестороннее сжатие в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний, и изменяет свою частоту пропорционально определяемому давлению согласно зависимости

fð (1) где f — показания измерителя 5 час

P тоты; !

f — собственная резонансная частота кварцевого резонатора 1;

К вЂ” -.увствительность преобразователя к давлению в плоскости перпендикулярной плоскости колебаний;

Р» определяемое давление.

По измеренному измерителем 5 частоты значению f вычислитель 6 рассчитывает искомую величину P ucМ пользуя заложенные в его память значения коэффициента К и начальной частоты f .

Держатели 1 и 2 предохраняют активную зону пьезоэлектрического резонатора от попадания на нее рабочей среды, давление которой измеря@тая.

20 (2) К=К+К

11 11

35 а выражение (f ) принимает ви

Соединение держателей 1 и 2 с

40 резонатором может быть произведено любым способом, обеспечивающим герметичность соединения, например путем приклеивания.

В режиме тарировки, при отсутст45 вии измеряемого давления, блок 7 управления последовательно задает различные значения тока от источника

8 эталонного тока в соленоиде 9. Это вызывает изменения частоты пьезорезонатора 3 в соответствии с выражением рф э

f -= f +К,Р, К „Р,, где Р; - давление, создаваемое держателями 1 и 2, приклеенными к резонатору 3 на площади S и сжимаемыми

Выражение (1) справедливо, если торцовые поверхности держателей изолированы от рабочей среды (фиг.2) . В случае же если торцы держателей

25 1 и 2 также погружены в рабочую среду (фиг.3) то коэффициент К в формуле (1) является суммарной чувствительностью кварцевого резонатора к сжатию как в плоскости колебаний К

11 э так и в перпендикулярной ей К и моt жет быть представлен в виде

Составитель Л. Зосимов

Редактор Е.Папп

Техред М.Ходанич

Корректор О,Ципле

Заказ 3044 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101

5 159 под действием электромагнитного поля соленоида 9.

Частоты колебаний пьезоэлектрического резонатора после каждого измерения посредством генератора колебаний

4 и измерителя 5 частоты фиксируются в вычислителе 6.

После проведения i-го числа измерений вычислитель 6 определяет значение Ерц и коэффициента чувствительности К в различных точках характен ристик. При отличии полученных значений от заданных вычислитель 6 вводит соответствующие поправки к хранящимся в памяти величинам. Величина поправки к коэффициенту чувствительности К, принимается равной в относительном выражении поправке К„, .

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь давления, содержащий пьезоэлектрический резонатор, закрепленный между двумя держателями и включен7629 6 ный в цепь автогенератора выход ко1

1 торого соединен с измерителем частоты, отличающийся тем, что, 5 с целью упрощения процесса тарир овки в него дополнительно введены соленоид, источник эталонного тока, программатор и микропроцессор, при этом держатели выполнены из магнитомягкого материала, прикреплены к резонатору по его периферии в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний резонатора, и установлены внутри соленоида так, что пьезорезонатор размещен соосно с соленоидом в его середине, причем в каждом держателе выполнена внутренняя полость, охватывающая активную зону пьезорезонатора, при этом первый вход микропроцессора подключен к выходу измерителя частоты, а второй — к первому выходу программатора, второй выход которого соединен с входом источника эталонного тока, выход которого подд ключен к соленоиду,