Датчик давления

 

Использование: изобретение позволяет одновременно и в одном месте измерять нормальную и касательную составляющие давления сыпучих материалов. Сущность изобретения: благодаря наличию плоских пружин 4 между корпусом 5 и пластиной 1 обеспечивается плоскопараллельное перемещение пластины 1 при воздействии касательной составляющей давления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 (9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770503/10 (22) 15.12.89 (46) 30.06.92. Бюл. %24 (75) А.Э.Билялов (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 851131, кл. G 01 L 1/22, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1408259, кл. 6 01 1 7/02, 1986.

„„ „„1744535 А1 (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: изобретение позволяет одновременно и в одном месте измерять нормал ьную и - касательную составляющие давления сыпучих материалов. Сущность изобретения: благодаря наличию плоских пружин 4 между корпусом 5 и пластиной 1 обеспечивается плоскопараллельное перемещение пластины 1 при воздействии касательной составляющей давления. 2 ил.

1744535

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления сыпучей среды на стенки емкости.

Известен прибор для измерения нормального давления и силы трения грунта, включающий корпус с упругим кольцом, установленные в корпусе мембрану со скошенными кромками, упругие измерительные четырехгранные стержни, одни концы которых жестко соединены с корпусом, а другие концы шарнирно соединены с мембраной, причем на каждой грани стержней установлен тензодатчик.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик давления, содержащий полый корпус, герметично закрепленную над его полостью воспринимающую давление первую пластину, на внутренней поверхности которой по центру выполнен толкатель, вторую пластину с центральным отверстием, два преобразователя перемещения в электрический сигнал, один из которых контактирует с упором корпуса.

Однако известный датчик давления содержит два независимых друг от друга элемента, воспринимающих давления, и не может одновременно и независимо измерять нормальную и касательную составляющие давления сыпучей среды на одном участке поверхности, Целью изобретения является обеспечение возможности одновременного измерения нормальной и касательной составляющих давления сыпучей среды на одном участке поверхности.

Цель достигается тем, что толкатель первой пластины расположен в центральном отверстии второй пластины, причем вторая пластина по периферии скреплена с соответствующим концами первой и второй введенных в датчик плоских пружин прямоугольной формы, другие концы которых скреплены с корпусом, пружины расположены параллельно одна другой и по разные стороны от толкателя, при этом преобразователи перемещения в электрический сигнал выполнены в виде плоских пьезорезонаторов, первый из котооых закреплен между стойками первой упругой скобы, а второй — между стойками второй упругой скобы, причем одна из стоек каждой упругой скобы выполнена с поперечным пазом у основания стойки, при этом упругие скобы своими основаниями закреплены на внутренней поверхности второй пластины, тол катель первой пластины контактирует со стойкой скобы, на которой выполнен поперечный паз, первый пьезорезонатор расположен по оси толкателя, а второй—

50 перпендикулярно первому пьезорезонатору, причем стойка второй скобы, выполненная с поперечным пазом, контактирует с упором корпуса.

Наличие двух пластин, корпуса с упором и двух плоских пружин прямоугольной формы, скрепленных одними концами с второй пластиной, а другими концами — с корпусом, а также двух пьезорезонаторных преобразователей, установленных на второй пластине, первый из которых контактирует через толкатель с первой пластиной, а второй — с упором корпуса, позволяет первой и второй пластинам иметь плоскопараллельную подвижность относительно корпуса и обеспечивают возможность одновремен ного измерения нормальной и касательной составляющих давления сыпучей среды на одном участке поверхности, На фиг.1 представлен датчик давления, закрепленный на корпусе емкости, разрез; на фиг.2 — схема включения пьезорезонаторов в радиотехническую схему.

Датчик давления содержит пластину 1 с центральным отверстием, пластину 2 с толкателем 3, установленным в центральном отверстии пластины 1, плоские пружины 4 прямоугольной формы, корпус 5, скрепленный с пластиной 1 концами плоских пружин

4, упругую скобу 6, первый плоский пьезорезонатор 7, закрепленный между стойками первой упругой скобы 6, упор 8 на корпусе

5, стойку 9 с поперечным пазом у основания, плату 10 с радиотехнической схемой, второй плоский пьезорезонатор 11, установленный между стойками второй упругой скобы 12, скобы 13 для закрепления корпуса 5 датчика давления на корпусе емкости 14 так, что пластина 2 устанавливается s отверстии корпуса емкости 14. Зазоры между элементами 1, 3 и 2, 14 выполняются минимальных размеров и заполняются эластичным герметиком 15, Активные 7 и 11 и пассивные 16 и 17 пьезорезонаторы последовательно с подстроечными конденсаторами 18 — 21 включены в схемы автогенераторов 22 — 25 (23 и

25 — опорные) и попарно соединены со смесителями 26 и 27, Выходы смесителей подклк чены к входам фильтров 28 и 29 высокой частоты, которые соединены с оконечными усилителями 30 и 31. С выходов оконечных усилителей сигналы подаются на регистрирующее устройство 32.

Датчик давления работает следующим образом, При действии нормальной составляющей давления Р> на пластину 2 усилие Е- =

=Р 3 {где $ — площадь пластины 2) передается толкателем 3 на пьезорезонатор 7, из1744535 меняя его собственную частоту. При действии касательной составляющей Р» на пластину 2 усилие Fö = Р» S передается толкателем 3 на упругий элемент 6 и на пластину 1, которая вместе с упругим элементом 12 смещается плоскопараллельно относительно корпуса 5, вызывая деформацию упругой скобы 12 и пьезорезонатора

11, изменяя его собственную частоту.

Сигналы от генераторов 22 и 23, а также от генераторов 24 и 25 попарно суммируются смесителями 26 и 27. Затем из этих сигналов фильтрами 28 и 29 отфильтровывается высокочастотная составляющая сигнала. На выходе фильтров 28 и 29 выделяются сигналы, частоты которых равны разности частот опорного и активного пьезорезонаторов. Эти сигналы усиливаются по амплитуде усилителями 30 и 31 и поступают на регистрирующее устройство 32.

С помощью винта 8 и конденсаторов 18-21 устанавливается нулевая частота на выходе датчика при Рн = 0 и Р» = О. Опорные пьезорезонаторы 16 и 17 находятся в таких же тепловых условиях, как и пьезорезонаторы

7 и 11 и обеспечивают термокомпенсацию датчика.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий полый корпус, герметично закрепленную над его полостью воспринимающую давление первую пластину, на внутренней поверхности которой по центру выполнен толкатель, вторую пластину с центральным отверстием, два преобразователя перемещения в электрический сигнал, один из которых контактируетсупором корпуса,отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности

5 одновременного измерения нормальной и касательной составляющих давления сыпучей среды на одном участке поверхности, в нем толкатель первой пластины расположен в центральном отверстии второй пла10 стины, причем вторая пластина по периферии скреплена с соответствующими концами первой и второй введенных в датчик плоских пружин прямоугольной формы, другие концы которых скреплены с корпу15 сом, пружины расположены параллельно одна другой и по разные стороны от толкателя, при этом преобразователи перемещения в электрический сигнал выполнены в виде плоских пьезорезонаторов, первый из

20 которых закреплен между стойками первой упругой скобы, а второй — между стойками второй упругой скобы, причем одна из стоек каждой упругой скобы выполнена с поперечным пазом у основания стойки, при этом

25 упругие скобы своими основаниями закреплена на внутренней поверхности второй пластины, толкатель первой пластины KQH тактирует со стойкой скобы, на которой выполнен поперечный паз, первый

30 пьезорезонатор расположен по оси толкателя, а второй — перпендикулярно первому пьезорезонатору, причем стойка второй скобы, выполненная с поперечным пазом, контактирует с упором корпуса, 35