Датчик давления



Датчик давления
Датчик давления
Датчик давления

 


Владельцы патента RU 2430344:

Хильченко Григорий Леонидович (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к пьезорезонансным датчикам давления с частотным выходом, и может быть использовано в медицине для измерения давления пульсовой волны (динамического давления). Техническим результатом является повышение разрешающей способности при измерении динамического воздушного давления. Датчик давления содержит корпус, металлическую круглую мембрану, дисковый кварцевый пьезоэлемент и круглый электрод. Также датчик давления содержит металлическое основание с донной частью, внутренним выступом и внутренней проточкой, металлическое опорное кольцо, заклепку с цилиндрической плоской головкой, упругий плоский элемент с отверстием в центре, через которое пропущена заклепка, и регулировочный винт со сферическим концом. Регулировочный винт установлен в резьбовое отверстие в центре донной части металлического основания соосно с ним и контактирует сферическим концом с плоской поверхностью головки заклепки. Опорное кольцо своей наружной цилиндрической поверхностью соединено по ходовой посадке с поверхностью внутренней проточки в основании, ограниченной по глубине у донной части последнего внутренним выступом. Верхняя и нижняя поверхности опорного кольца и поверхность выступа основания параллельны поверхности кварцедержателя. Дисковый кварцевый пьезоэлемент выполнен плоским, а круглый электрод расположен на поверхности пьезоэлемента, противоположной мембране. В датчик давления дополнительно введены первый пневматический канал в виде сообщающихся пневматического фильтра и дросселя и второй пневматический канал в виде сообщающихся вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания и горизонтального цилиндрического канала с уравнительным подпружиненным клапаном. Вход пневматического фильтра и вход второго пневматического канала сообщаются с входным отверстием корпуса. Выход дросселя и выход второго пневматического канала сообщаются с объемом, ограниченным стенками, донной частью основания и внутренней поверхностью мембраны. Этот объем сообщается с входным отверстием корпуса через второй пневматический канал посредством уравнительного клапана в момент приведения датчика в исходное состояние. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к пьезорезонансным датчикам давления с частотным выходом, и может быть использовано в медицине для измерения давления пульсовой волны (динамического давления) при проведении сфигмографических исследований сердечно-сосудистой системы человека.

Известен пьезорезонансный датчик давления, содержащий корпус с металлической мембраной и дисковый кварцевый пьезоэлемент АТ-среза, установленный параллельно мембране с образованием зазора и снабженный электродом на поверхности, противоположной мембране [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловленная гистерезисом датчика из-за несовершенства крепления металлической мембраны к корпусу, а также высокой погрешностью установки начального зазора между мембраной и кварцевым пьезоэлементом.

Известен датчик давления, содержащий корпус, плоскую или гофрированную мембрану с жестким центром, выполненную из электропроводного материала, и дисковый плосковыпуклый кварцевый пьезоэлемент АТ-среза, обращенный плоской поверхностью к плоскости мембраны и снабженный электродом на выпуклой поверхности [2].

Основным недостатком этого устройства также является невысокая точность, обусловленная погрешностью установки начального зазора и сложностью установки плосковыпуклого кварцевого пьезоэлемента параллельно мембране. Кроме этого, при использовании данного пьезоэлемента существенно уменьшается разрешающая способность датчика за счет того, что емкостное отношение m плосковыпуклого пьезоэлемента на первой механической гармонике в 2.3…3.2 раза меньше, чем у плоского, причем это снижение тем больше, чем больше кривизна сферы линзы. Следовательно, информативная девиация частоты

и крутизна характеристики преобразования

данного датчика во столько же раз меньше, чем в датчике с плоским кварцевым пьезоэлементом [3], для которого

и f0 - текущее и номинальное значения частоты датчика соответственно;

X=Х0М, Х0 и ХМ - текущий, начальный зазор между мембраной и кварцевым пьезоэлементом и ход мембраны под действием измеряемого давления;

- параметр кварцевого пьезоэлемента, его толщина и диэлектрическая проницаемость соответственно .

Соответственно и существенно уменьшается разрешающая способность датчика

где Δf - ширина области вариации значений выходной частоты датчика при фиксированном измеряемом давлении (абсолютная нестабильность частоты автогенераторного измерительного преобразователя).

В силу этих факторов значительно возрастает вклад дополнительных погрешностей в полную погрешность измерения динамического давления пульсовой волны. Для получения приемлемого значения информационной девиации частоты необходимо в 2…3 раза уменьшить величину Х0 с одновременным увеличением максимального значения хода мембраны XMmax, что делает устройство [2] практически неработоспособным.

В качестве устройства-прототипа выбран датчик давления, содержащий корпус, металлическую круглую мембрану, дисковый кварцевый пьезоэлемент, установленный на поверхность кварцедержателя параллельно мембране с образованием зазора между ним и мембраной, при этом центры дискового пьезоэлемента и мембраны совпадают с продольной осью кварцедержателя, и круглый электрод, нанесенный на поверхность пьезоэлемента, в центральной его части, металлическое основание с донной частью, внутренним выступом и внутренней проточкой, металлическое опорное кольцо, наружный диаметр которого равен наружному диаметру мембраны, заклепка с цилиндрической плоской головкой, упругий плоский элемент с отверстием в центре, через которое пропущена заклепка, и регулировочный винт со сферическим концом, причем регулировочный винт установлен в резьбовое отверстие в центре донной части металлического основания соосно с ним и контактирует сферическим концом с плоской поверхностью головки заклепки, образующей неразъемное соединение кварцедержателя с упругим элементом, жестко защемленным по периметру между внутренним выступом основания и верхней поверхностью опорного кольца, нижняя поверхность которого является опорой металлической мембраны, опорное кольцо своей наружной цилиндрической поверхностью соединено по ходовой посадке с поверхностью внутренней проточки в основании, ограниченной по глубине у донной части последнего внутренним выступом, а верхняя и нижняя поверхности опорного кольца и поверхность выступа основания параллельны поверхности кварцедержателя, при этом дисковый кварцевый пьезоэлемент выполнен плоским, а круглый электрод расположен на поверхности пьезоэлемента, противоположной мембране [4].

Недостатком устройства-прототипа является недостаточная разрешающая способность датчика при измерении динамического (пульсового) воздушного давления во время проведения сфигмографических исследований сердечно-сосудистой системы человека.

Это объясняется тем, что при снятии объемной сфигмограммы в окклюзионной манжете необходимо поддерживать постоянное (статическое) избыточное воздушное давление, близкое к среднему артериальному (для практически здоровых людей в состоянии покоя эта величина составляет PСР=80…90 мм рт.ст.), а амплитуда информативной переменной (динамической) составляющей воздушного давления Р~, отображающей сфигмографический сигнал, обычно не превышает 1…1,5 мм рт.ст. [5, 6].

Весьма существенно, что величина PСР не является информативным параметром сфигмометрических исследований, а задание такого постоянного давления в окклюзионной манжете лишь обеспечивает получение максимальной амплитуды сфигмосигнала Р~ при минимальном искажении его формы. При игнорировании же данного обстоятельства возникает необходимость начальной настройки датчика для обеспечения возможности измерения как статического, так и динамического воздушного давления в диапазоне P∈[0, PСРmax], где PСРmax≈(1,5-2)PСР - максимально возможное значение среднего артериального значения с учетом патологических изменений в организме и возможности проведения сфигмографических исследований при воздействии физической нагрузки. Такая настройка соответствует градуировочной характеристике (1) при величине начального зазора порядка X0=60…65 мкм и эффективной области рабочих изменений значений зазора X=Х0-XM от 0 до 55…60 мкм. Начальная крутизна такой градуировочной характеристики определяется выражением (2), а ее типовые значения приведены в таблице 1.

Таблица 1
Типовые значения крутизны градуировочной характеристики
f0, МГц X, мкм
0 10 20 30 40 60 80 100 200
SFx, 10-6/мкм 1 8,5 8,06 7,65 7,27 6,92 6,29 5,75 5,27 3,58
5 42,5 33 26,3 21,5 17,9 13 9,8 7,7 3,1
10 85 52,7 35,8 25,9 19,6 12,4 8,5 6,2 2,07
30 262 78 36,9 21,4 14 7,3 4,5 3 0,84

Анализ данных показывает, что для плоского кварцевого пьезоэлемента с номинальной частотой f0=10 МГц при величине начального зазора порядка X0=60…65 мкм крутизна SF не превышает значений (12,4…10,8)×10-6/мкм. Это ограничивает эффективность использования градуировочной характеристики датчика при измерении переменной (информационной) составляющей воздушного давления в окклюзионной манжете. В то же время компенсация постоянной составляющей окклюзионного давления позволяет уменьшить величину Х0 до 10…15 мкм, что, в свою очередь, приводит более чем к четырехкратному увеличению крутизны SF (до значений (52,7…44,2)×10-6/мкм), а следовательно, в соответствии с (4), и разрешающей способности датчика, значительно повышая тем самым эффективность определения информационной (динамической) составляющей давления при сфигмографических исследованиях.

В основу изобретения поставлена задача повышения разрешающей способности при измерении динамического воздушного давления.

Поставленная задача повышения разрешающей способности решается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, металлическую круглую мембрану, дисковый кварцевый пьезоэлемент, установленный на поверхность кварцедержателя параллельно мембране с образованием зазора между ним и мембраной, при этом центры дискового пьезоэлемента и мембраны совпадают с продольной осью кварцедержателя, и круглый электрод, нанесенный на поверхность пьезоэлемента, в центральной его части, металлическое основание с донной частью, внутренним выступом и внутренней проточкой, металлическое опорное кольцо, наружный диаметр которого равен наружному диаметру мембраны, заклепку с цилиндрической плоской головкой, упругий плоский элемент с отверстием в центре, через которое пропущена заклепка, и регулировочный винт со сферическим концом, причем регулировочный винт установлен в резьбовое отверстие в центре донной части металлического основания соосно с ним и контактирует сферическим концом с плоской поверхностью головки заклепки, образующей неразъемное соединение кварцедержателя с упругим элементом, жестко защемленным по периметру между внутренним выступом основания и верхней поверхностью опорного кольца, нижняя поверхность которого является опорой металлической мембраны, опорное кольцо своей наружной цилиндрической поверхностью соединено по ходовой посадке с поверхностью внутренней проточки в основании, ограниченной по глубине у донной части последнего внутренним выступом, а верхняя и нижняя поверхности опорного кольца и поверхность выступа основания параллельны поверхности кварцедержателя, при этом дисковый кварцевый пьезоэлемент выполнен плоским, а круглый электрод расположен на поверхности пьезоэлемента, противоположной мембране, согласно предлагаемому изобретению в него дополнительно введены первый пневматический канал в виде сообщающихся пневматического фильтра и дросселя, выполненных соответственно в форме вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания, заполненного фильтрующим материалом, например войлоком, и дросселя в виде горизонтального цилиндрического канала малого диаметра, второй пневматический канал в виде сообщающихся вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания, часть которого заполнена фильтрующим материалом, и горизонтального цилиндрического канала с уравнительным подпружиненным клапаном в виде цилиндра с кольцевой проточкой по его поверхности и нажимной головкой, причем вход пневматического фильтра и вход второго пневматического канала сообщаются с входным отверстием корпуса, выход дросселя и выход второго пневматического канала сообщаются с объемом, ограниченным стенками, донной частью основания и внутренней поверхностью мембраны, а этот объем сообщается с входным отверстием корпуса через второй пневматический канал посредством уравнительного клапана в момент приведения датчика в исходное состояние.

На фиг.1 показан предлагаемый датчик давления. Здесь введены следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - основание; 3 - пьезоэлемент; 4 - заклепка; 5 - упругий элемент; 6 - кварцедержатель; 7 - вывод датчика; 8 - опорное кольцо; 9 - регулировочный винт; 10 - мембрана; 11 - прижимная гайка; 12 - уплотнительное кольцо; 13 - сообщающиеся вертикальный и горизонтальный каналы; 14 - втулка; 15 - цилиндр с кольцевой проточкой; 16 - нажимная головка; 17 - дроссель; 18 - герметизирующий компаунд; 19 - пневматический фильтр; 20 - фильтрующий материал; 21 - фиксирующая планка.

На фиг.2 представлена пневматическая схема датчика давления, где K1 и K2 - первый и второй пневматические каналы; VK1, VK2 - объемы первой и второй камеры; RФ, Rдр - пневматические сопротивления фильтра и дросселя; ПЭ - пьезоэлемент; М - мембрана; УК - уравнительный клапан; X - перемещение мембраны; РK1 и РK2 - давления в объемах VK1 и VK2;

Р0+P~ - суммарное давление.

На фиг.3 приведены амплитудно-частотные характеристики датчика давления в зависимости от высоты фильтрационной камеры hФК для двух значений длины дросселя lдр: а) lдр=1 мм; б) lдр=5 мм.

Предложенный датчик давления (фиг.1) состоит из полистиролового корпуса 1, содержащего штуцер и шесть установочных штырей, обеспечивающих механическое закрепление датчика на монтажной плате. С помощью клея корпус 1 соединен с металлическим (материал Д16) основанием 2.

Между верхней проточкой основания 2 и прижимной гайкой 11 установлено уплотнительное кольцо 12. На выступ основания 2 у донной его части установлен узел кварцедержателя, содержащий соосно соединяемые заклепку с цилиндрической головкой 4, упругий элемент 5 в виде плоской круглой пружины - прорезной шайбы, кварцедержатель 6. Элементы 4, 5, 6 жестко соединены развальцовкой оконечной части заклепки 4. Упругий элемент 5 выполнен из сплава 36НХТЮ. На рабочую поверхность кварцедержателя 6 с помощью клея соосно с кварцедержателем установлен плоский дисковый пьезоэлемент 3 АТ-среза, на поверхность, обращенную к кварцедержателю 6, которого напылен круглый электрод, соединенный электрически с потенциальным выводом датчика 7, выполненным из провода ПЭЛШО - 0.25 и выведенным наружу датчика через герметичное отверстие в донной части основания 2 через отверстия в кварцедержателе 6 и упругом элементе 5.

Упругий элемент 5 защемлен по контуру между выступом основания 2 и металлическим опорным кольцом 8 усилием, создаваемым прижимной гайкой 11 и осуществляющим одновременно защемление по контуру и мембраны 10. Усилие защемления как упругого элемента 5, так и мембраны 10 образуется при перемещении прижимной гайки 11 по ее резьбовому соединению с основанием 2 и передается на мембрану 10 - опорное кольцо 8 - упругий элемент 5 - основание 2 поверхностью выступа прижимной гайки 11. В центре этой гайки имеется сквозное отверстие для передачи воздуха, а также два глухих отверстия под торцевой ключ.

Величина начального зазора устанавливается регулировочным винтом 9, механически контактирующим своей сферической оконечной частью с плоской частью головки заклепки 4 и установленным в резьбовое отверстие в центре донной части основания 2, а образовавшееся резьбовое соединение герметизировано после окончания настройки компаундом 18.

В боковых стенках основания 2 путем сверления сформированы два пневматических канала: первый состоит из сообщающихся пневматического фильтра 19 (вертикального канала, заполненного фильтрующим материалом) и дросселя 17; второй - из сообщающихся вертикального и горизонтального каналов 13, один из которых (вертикальный) также частично заполнен фильтрующим материалом 20, образуя фильтр малой плотности с пренебрежимо малым пневмосопротивлением. В качестве фильтрующего материала пневматических каналов выбран войлок. Наличие фильтрующего материала в обоих пневматических каналах позволяет устранить загрязнение пьезоэлемента тальком и другими механическими примесями, которые присутствуют в окклюзионной манжете.

Второй пневматический канал содержит уравнительный клапан в виде подпружиненного цилиндра с кольцевой проточкой 15, нажимной полистироловой головкой 16 и фиксирующей планкой 21, которые закреплены при помощи клея в данной части основания 2.

После окончательной сборки датчика пневматические каналы и потенциальный вывод герметизируются при помощи компаунда 18 и втулки 14.

В донной части основания 2 имеется три технологических глухих отверстия с резьбой, предназначенных для фиксации основания в процессе сборки датчика.

Собранный датчик устанавливается в отверстие в печатной плате прибора: большое - по диаметру основания 2 и шесть малых - по диаметру крепежных штырей. Поверхность наружного выступа основания 2 выполняет роль корпусного электрода датчика и контактирует с корпусной шиной на печатной монтажной плате прибора.

Принцип работы заявляемого датчика состоит в следующем (фиг.2). Суммарное давление P=P0+P~, где Р0 - постоянная (медленноменяющаяся) и Р~ - переменная (информативная) составляющие, подается через войлочный фильтр с пневмосопротивлением RФ и пневмодроссель, сопротивление которого Pдр, по первому пневматическому каналу датчика K1 в камеру давления мембранного преобразователя с объемом VK1. Параметры фильтра, дросселя и камеры VK1 выбраны таким образом, что представляют собой пневматический фильтр нижних частот (ПФНЧ), давление с выхода которого РK1=KФ(f)·Р, где KФ(f) - передаточная функция ПФНЧ, поступает на гофрированную мембрану 10 (М). Течение газа считается изотермическим.

По второму пневматическому каналу К2 давление P подается в камеру с объемом VK2. Мембрана М выполняет функцию вычитания давлений и разностное давление, действующее на нее, равно ΔP=РK2K1. Параметры ПФНЧ выбраны таким образом, что он полностью подавляет переменную составляющую P~ суммарного давления P, пропуская на выход только его постоянную и медленноменяющуюся составляющую Р0:

РK1=KФ(f)·P=KФ(f)·P0+KФ(f)·P~=P0, так как KФ(f)·P~≈0.

Таким образом, в процессе работы данного устройства, происходит компенсация постоянной (медленноменяющейся) составляющей давления окклюзионной манжеты ΔР=РK2K10+P~0=P~ что в целом позволяет представить передаточную характеристику датчика в диапазоне рабочих частот в виде пневматического фильтра верхних частот (ПФВЧ). Разностное давление ΔР преобразуется в перемещение мембраны X, модулирующее емкость зазора пьезоэлемента, что вызывает информативное изменение частоты датчика только от динамического давления Р~.

Для приведения датчика в исходное состояние перед началом измерений служит уравнительный клапан (УК), который в открытом состоянии уравнивает давления РK1 и РK2 в объемах VK1 и VK2.

Определим основные соотношения для расчета параметров пневматических каналов. Частота среза ПФВЧ определяется выражением [7]

где - пневмоемкость фильтрационной камеры VK1;

R=RФ+Rдр - суммарное пневматическое сопротивление;

, DФК и hФК - высота и диаметр фильтрационной камеры;

- газовая постоянная;

Т - температура газа (воздуха).

Сопротивление тканевого фильтра определяется как

где - перепад давления на тканевом фильтре;

ν - скорость движения воздушного потока через фильтр;

- площадь сечения отверстия тканевого фильтра,

dФ - диаметр отверстия тканевого фильтра.

Для материала тканевого фильтра войлок:

и

для

Сопротивление дросселя равно [7]

где lдр, dдр - длина и диаметр дросселя;

ρ - плотность воздуха при нормальных условиях, ρ=1,205 кг/м3;

η=А+B·Т - динамический коэффициент вязкости газов;

А, B - постоянные коэффициенты (для воздуха А=37,4×10-7 Па·с, В=0,506×10-7 Па·с);

При нормальных условиях (Т=293 K) динамический коэффициент вязкости воздуха η=0,186×10-4 Па·с [7].

Частота среза ПФВЧ определяется спектром сфигмографических сигналов - (0,036…60) Гц [5, 6] и составляет приблизительно fср≈0,03 Гц. Основываясь на выбранной частоте среза, с учетом реального размера DФК=40 мм и полученного сопротивления тканевого фильтра RФ=8,32·1010 Па·с/м3, определим в соответствии с (5-7) конструкционные параметры дросселя (диаметр dдр и длину lдр) и высоту фильтрационной камеры hФК (таблица 2, 3 и фиг.3).

Анализ полученных данных показывает, что существенное влияние на частоту среза fср оказывает высота фильтрационной камеры hФК (таблицы 2, 3). Для d∂р≤0,1 мм сопротивление дросселя Rдр существенно зависит от lдр и должно учитываться при расчете ПФВЧ (фиг.3а, б). В то же время для dдр=(0,2…1) мм и lдр=(1…10) мм сопротивление дросселя Rдр намного меньше сопротивления тканевого фильтра RФ>>Rдр и может не учитываться при расчете суммарного сопротивления R. В этом случае параметры ПВФЧ определяются в основном высотой фильтрационной камеры hФК (таблица 3).

Таким образом, предлагаемая конструкция ПФНЧ с последовательным соединением RФ и Rдр позволяет варьировать параметры дросселя в зависимости от технологических возможностей производства и реализовывать его без применения специальной капиллярной технологии.

Таблица 2
Выбор геометрических размеров элементов ПФВЧ
hФК, мм fср, Гц
lдр, мм при dдр=0,1 мм
1 2,5 5 10
1 0,11 0,107 0,093 0,073
2 0,0595 0,0539 0,0465 0,0365
3 0,0397 0,0359 0,031 0,0243
4 0,0298 0,0269 0,0232 0,0182
5 0,0238 0,0215 0,0186 0,0146
10 0,0119 0,0108 0,0093 0,0073
Таблица 3
Выбор высоты фильтрационной камеры при dдр=(0,2…1) мм и lдр=(1…10) мм
hФК, мм 1 2 3 4 5 10
fср, Гц 0,128 0,064 0,0427 0,032 0,0256 0,0127

Приведенные расчеты подтверждают возможность повышения разрешающей способности заявляемого датчика при измерении динамического воздушного давления (более чем в 4 раза по сравнению с известными устройствами) путем введения предлагаемых конструктивных решений при обеспечении его серийной пригодности даже на предприятиях с относительно невысоким уровнем технической оснащенности.

Заявляемая конструкция, кроме того, позволяет устранить дрейф линии нулевого уровня, возникающий при медленном изменении давления в окклюзионной манжете при объемной сфигмографии и изменения давления в воронке, вызванном непостоянством усилия прижатия ее к артерии, при локальной сфигмометрии. Благодаря этому обеспечивается повышение достоверности сфигмометрического диагностирования состояния сердечно-сосудистой системы компьютерными методами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вильщук В.А., Фроловский СИ. Пьезорезонансные датчики с переменным зазором. // Пьезо и акустоэлектронные устройства. - Омск: ОМПИ, 1981, с.102-105.

2. А.с. СССР №1326921 G01L 11/00, 9/8. Пьезорезонансный датчик давления. / Ю.С.Шмалий и др. - Опубл. в Б.И. №28, 1987.

3. Альтшуллер Г.Б. Управление частотой кварцевых генереторов. - М.: Связь, 1975, с.17.

4. Пат. 2098783 России, МКИ G01L 9/08, 9/12. Датчик давления. / Ф.Ф.Колпаков, Г.Л.Хильченко, С.К.Пидченко. // Бюл. - 1997. - 34.

5. Терехова Л.Г. Практические вопросы сфигмографии. - Л.: Медицина, 1968. - 119 с.

6. Сфигмография при гемодинамических измерениях в организме. - Рига: Зинатне, 1976. - 168 с.

7. Ужов В.Н., Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. - М.: Химия, 1970. - 320 с.

Датчик давления, содержащий корпус, металлическую круглую мембрану, дисковый кварцевый пьезоэлемент, установленный на поверхность кварцедержателя параллельно мембране с образованием зазора между ним и мембраной, при этом центры дискового пьезоэлемента и мембраны совпадают с продольной осью кварцедержателя, и круглый электрод, нанесенный на поверхность пьезоэлемента, в центральной его части, металлическое основание с донной частью, внутренним выступом и внутренней проточкой, металлическое опорное кольцо, наружный диаметр которого равен наружному диаметру мембраны, заклепка с цилиндрической плоской головкой, упругий плоский элемент с отверстием в центре, через которое пропущена заклепка, и регулировочный винт со сферическим концом, причем регулировочный винт установлен в резьбовое отверстие в центре донной части металлического основания соосно с ним и контактирует сферическим концом с плоской поверхностью головки заклепки, образующей неразъемное соединение кварцедержателя с упругим элементом, жестко защемленным по периметру между внутренним выступом основания и верхней поверхностью опорного кольца, нижняя поверхность которого является опорой металлической мембраны, опорное кольцо своей наружной цилиндрической поверхностью соединено по ходовой посадке с поверхностью внутренней проточки в основании, ограниченной по глубине у донной части последнего внутренним выступом, а верхняя и нижняя поверхности опорного кольца и поверхность выступа основания параллельны поверхности кварцедержателя, при этом дисковый кварцевый пьезоэлемент выполнен плоским, а круглый электрод расположен на поверхности пьезоэлемента, противоположной мембране, отличающийся тем, что дополнительно введены первый пневматический канал в виде сообщающихся пневматического фильтра и дросселя, выполненных соответственно в форме вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания и заполненного фильтрующим материалом, например войлоком, и дросселя в виде горизонтального цилиндрического канала малого диаметра, второй пневматический канал в виде сообщающихся вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания, часть которого заполнена фильтрующим материалом, и горизонтального цилиндрического канала с уравнительным подпружиненным клапаном в виде цилиндра с кольцевой проточкой по его поверхности и нажимной головкой, причем вход пневматического фильтра и вход второго пневматического канала сообщаются с входным отверстием корпуса, выход дросселя и выход второго пневматического канала сообщаются с объемом, ограниченным стенками, донной частью основания и внутренней поверхностью мембраны, а этот объем сообщается с входным отверстием корпуса через второй пневматический канал посредством уравнительного клапана в момент приведения датчика в исходное состояние.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин, например температуры, давления, деформации.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов сложных технических систем топливоэнергетического комплекса, АЭС, автомобильного и железнодорожного транспорта и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к электроакустическим сенсорам, способным работать в среде с высоким давлением. .

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям давления, усилий, ускорений и других механических параметров на основе резонаторов, выполненных из кристаллического материала, в частности кристаллического кварца.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пьезорезонансным преобразователям усилий, и может быть использовано в том числе в датчиках давления и усилия.

Изобретение относится к технологии точного приборостроения и может быть использовано в технологических процессах изготовления пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения быстропеременных и акустических давлений.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно пьезорезонансным измерительным преобразователям (датчикам) давления. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения звукового давления, давления звука, статического давления и т.д. .

Изобретение относится к области технологии приборостроения и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения медленно нарастающих давлений

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения как постоянного давления, так и динамического давления

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам изготовления пьезоэлектрических датчиков давления

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: приемник содержит основной и дополнительный пьезоэлементы, корпус, выполненный из теплопроводящего материала, например из металла. Основной пьезоэлемент прикреплен снаружи корпуса и воспринимает колебания давления водной среды, а также флуктуации температуры воды и смещения корпуса как составляющих помехи. Дополнительный пьезоэлемент, идентичный основному, прикреплен к корпусу в воздушной полости внутри корпуса, где он изолируется от колебаний давления водной среды, но воспринимает флуктуации температуры водной среды и смещения корпуса. Оба пьезоэлемента включены параллельно друг другу с встречным направлением знаков поляризации и выполнены из идентичного пьезоматериала. Технический результат: эффективная компенсация помех в сигнале, регистрируемом приемником, обусловленных воздействием на приемник флуктуации температуры водной среды и смещений. 4 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением динамических давлений. Пьезоэлектрический датчик давления содержит корпус с мембраной, в котором расположен чувствительный элемент, состоящий из пьезоэлементов, токосъемника, расположенного между пьезоэлементами, и основания. Чувствительный элемент закрыт тонкостенным стаканом, который поджат к основанию датчика с усилием, равным суммарному усилию от максимально возможного воздействия на мембрану статического и динамического давлений. Размеры стакана определены согласно математическому выражению: h = ( 0,16 ÷ 0,3 ) D 2 , где h - высота стакана; D - внешний диаметр стакана. Дно стакана выполнено толщиной, обусловленной исключением прогиба мембраны в центральной ее части. Техническим результатом является повышение точности измерений, упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к нанотехнологическим изделиям измерительной техники, предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред и может быть использовано в средствах автоматизации контроля процессов сложных технических систем. Датчик давления содержит корпус, мембрану и сенсорный элемент, размещенный в герметичной полости с возможностью его продольного сжатия и имеющий омические контакты. В качестве сенсорного элемента используется наполняющий герметичную полость мелкодисперсный порошок, содержащий не менее 70 масс.% фуллероидных наноструктур. Мембрана и корпус электрически изолированы друг относительно друга и используются в качестве выходных омических контактов. В качестве фуллероидных структур используются астралены с молярной массой более 2000 г/моль или фуллерены Сn с n≥6. Герметичная полость дополнительно заполнена водородом. Технический результат заключается в повышении чувствительности и механической устойчивости работы датчика, обеспечении стабильности функции преобразования датчика и воспроизводимости результатов измерений при высоких давлениях в условиях низких температур и воздействии импульсных нагрузок. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для температурной компенсации в устройстве CMUT. Устройства CMUT используют во многих применениях, например, ультразвукового формирования изображения и измерения давления. Эти устройства работают посредством считывания изменения электрической емкости, вызываемого отклонением мембраны (32), содержащей один из пары электродов в устройстве, из-за ультразвукового воздействия или давления, приложенного к мембране. Устройство CMUT может быть восприимчивым к воздействиям изменения температуры. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх