Пьезоэлектрический датчик давления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность измере-, ния за счет исключения влияния вибраций . Пьезозлементы 2 закренлены на инерционном теле 4, связанном с корпусом 6 посредством упругой подвески 5 со сквозными отверстиями. Полость 9 корпуса заполнена диэлектрической жидкостью, испытывающей при воздействии давления на мембрану 11 всестороннее гидростатическое сжатие, вызывающее появление разности потенциалов между электродами 3 пьезоэлементов 2 и инерционным телом 4. Q При вибрации объекта на низких часto тотах мембрана 11 и корпус б не смещаются относительно друг друга. ил. С 1C sl о ел со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1270593 А 1 (511 4 0 01 1 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3670057/24-10 (22) 07.12.83 (46) 15.11.86. Бюл. М 42 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт (72) Н. К. Ерофеев, Л. Н. Новиков и А. П. Смирнов (53) 531.787(088.8) (56) Проектирование датчиков для измерения механических величин,/Под ред. Е. П. Осадчего. — M.: Машиностроение, 1979.

Туричин А. М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин, 5-е изд-е. -Л.: Энергия, 1975, с. 279. (54) ПБЕЗОЭЛЕ1 РИЧЕС1 ИЙ ЛА 1И gP,ВЛЕНИЯ (57 ) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность измере-, ния за счет исключения влияния вибраций. Пьезоэлементы 2 закреплены на инерционном теле 4, связанном с корпусом 6 посредством упругой подвески 5 со сквозными отверстиями.

Полость 9 корпуса заполнена диэлектрической жидкостью, испытывающей при воздействии давления на мембрану 11 всестороннее гидростатическое сжатие, вызывающее появление разности потенциалов между электродами 3 пьезоэлементов 2 и инерционным телом 4.

При вибрации объекта на низких частотах мембрана 11 и корпус 6 не смещаются относительно друг друга. lил.

Ф l270593

Изобретение относится к контроль— но-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения пульсаций давления в жидких и газообразных средах. 5

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения путем исключения влияния вибраций.

На чертеже изображен предлагаемый пьезоэлектрический датчик давления.

Пьезоэлектрический датчик давления жестко установлен в элементе исследуемой конструкции 1. Пьезоэлементы 2 с электродами 3 жестко 1 15 скреплены с инерционным телом 4 через упругую подвеску 5 и электричес-; ки соединены с корпусом датчика 6.

Диэлектрический низкомодульный материал, например глицерин, введенный 20 через отверстие 7 с заглушкой 8 в корпусе датчика 6, находится в полости 9, образованной внутренними стенками 10 корпуса датчика 6 и мембраной 11. Электроды 3 пьезоэлементов 2 с помощью проводника 12 элект.рически связаны со штырем 1 3, изолированным от корпуса датчика 6 изоляционной втулкой 14. Вторым электродом является выступающая винтовая 30 часть 15 °

Датчик работает следующим образом.

При воздействии давления P на мембрану 11 последняя прогибается, при этом вязко-упругий материал (жид35 кость), заполняющий полость 9, испытывает всестороннее.гидростатическое сжатие (давление). Гидростатическое давление жидкости воздействует на пьезоэлементы 2. При этом между

40 электродами 3 и инерционным телом 4 возникает разность потенциалов, которая через подвеску 5 и корпус 6, с одной стороны, и через проводник 12 с другой стороны, передается на вин- 45 товую корпусную часть 15 и штырь 3 разъема. Таким образом, между электродами 13 и 15 разъема возникает разность потенциалов, прямо пропорциональная измеряемому давлению.

При деформации объекта 1, например при изгибе в плоскости чертежа, изменение объема полости 9 несущественно даже в случае, когда механические напряжения в корпусе преобразователя достигают предельно допустимых значений. По этой причине указанная деформация объекта не сопровождается возникновением гидростати— ческого давления в полости 9, а влиянием этого вида деформаций на точг ность измерения давления Р можно пренебречь. Аналогичная картина имеет место при других видах деформации объекта измерения.

При вибрации объекта измерения в направлении оси преобразователя с частотой, большей собственной часто— ты системы инерционное тело — подвеска, имеет место режим колебаний, так называемый режим виброметра. В этом режиме инерционное тело во время вибрации практически неподвижно, и, следовательно, инерционное тело 4 с пьезоэлементами 2 практически не испьггывают инерционных воздействий.

Заряда на электродах 3 пьезоэлементов ? под действием указанной вибрации не возникает. Мембрана ll перемещается Вместе с жидкостью, находящейся в полости 9 и корпусом 6 (это движение приближается к движению абсолютно твердого тела; тем больше, чем ниже частота колебаний).

На низких частотах амплитуда вибраций, оказывающая нежелательное влияние на работу преобразователя, достигает наиболее высоких уровней. Однако в предлагаемой конструкции при вибрации на низких частотах мембрана 11 и корпус 6 не смещаются относительно друг друга и, следовательно, объем полости 9 не изменяется, не возникает гидростатическое давление в жидкости, заполняющей полость

9, не возникает заряд в пьезоэлементах 2 и погрешность от влияния виб рации отсутствует. Таким образом, при указанной вибрации сигнал, обусловленный инерционными усилиями в пьезоэлементе, а также гидростатическим давлением в полости 9, практически отсутствует.

Для уменьшения влияния деформации и вибрации объекта измерения на результат измерения необходимо, чтобы собственная частота колебаний системы инерционное тело — подвеска была меньше, чем низшая граничная частота спектра измеряемого давления .

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий корпус с полостью с одной стороны ограниченной мембра1270593

Составитель Е. Пруцков

Редактор Л, Пчелинская Техред И.Попович

Корректор И. Mycza

Заказ 6232/42 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной, и пьезоэлектрические элементы с электродами, расположенные в полости корпуса, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения путем исключения .влияния вибраций, он снабжен размещенным в полости корпуса инерционным телом, связанным со стенками корпуса посредством упругой подвески, выполненной со сквозными отверстиями, при этом полость корпуса заполнена диэлектрической жидкостью, а пьезоэлементы закреплены на инерционном теле с двух его сторон.