Пьезоэлектрический датчик давления

 

l ф

ЗЗО363

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских .

Социалистических

,слублик

Зависимое от авт. свидетельства М—

Заявлено 17.XI 1970 (№ 1491751/18-10) с присоединением заявки М

М. Кл. G 011 9/08

Комитет ло делам изоаретеиий и открытий.лри Совете Мииистрав

СвлР

Приоритет

УДК 531.787.91(088.8) Опуолнковано 24.11.1972. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 18.IV.1972

Автор изобретения

Г. H. Сунцов

Заявитель

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны пьезоэлектрические датчики давления, в которых для уменьшения восприимчивости к ускорениям используют два отдельных пьезоэлемента — основной, воспринимающий давление, и вспомогательный, дающий сиг тал для компенсации помех от ускорений.

Известны также датчики с одним пьезоэлементом, выполненнь|м в виде цилиндра, надрезанного по диаметральной плоскости, в которых на один сегмент подается усилие от диафрагмы, воспринимающей давление, а второй, свободный сегмент, служит для компенсации помех от ускорений.

К недостаткам указанных датчиков относятся: несимметричное нагружение мембраны и, как следствие, — нелинейность характеристик и пониженная частота собственных колебаний, невысокие предельные верхние давления, сложность конструкции и большие размеры датчиков, недостаточно полная компенсация помех от виброускорений.

Для повышения точности измерений и уменьшения восприимчивости к ускорениям и инерционности в предлагаемом датчике пьезоэлемент выполнен в виде цилиндра с металлнзированными активнымн торцами, имеющего кольцевую проточку глубиной 0,5 — 0,8 высоты кристалла, расположенную на диаметре

Д= (0,7 +0,1) Д диаметра пьезоэлемента, причем давление через воспринимающий диск или стержень передается на центральную, цилиндрическую часть пьезоэлемента.

На чертеже показан описываемый датчик.

Пьезоэлемент 1 (например, из кварца Х— среза или из пьезокерамики) кольцевой прорезью 2 разделен на внутреннюю цилиндрическую и внешнюю кольцевую части, имеющие

10 примерно одинаковые площади поперечного сечения. На внутренней части уст-новлен диск 8 в виде цилиндра или усеченного конуса из легкого материала (магниевый или бериллиевый сплав, фольгированный гетинакс) для переда15 чи усилия от давления на пьезоэлемент. На кольцевой части пьезоэлемента укреплен инерциальный груз 4 (например, из вольфрама), имеющий по сравнению с диском 3 равную или несколько меньшую массу. С верхних

20 обкладок цилиндрической и кольцевой частей пьезоэлемента сделаны выводы 5, б. Нижней торцовой поверхностью пьезоэлемент приклеен к изолятору 7 (керамика, стекло). Vîìïàóíä 8 (эпоксидная смола) служит для крепления

25 пьезоэлемента 1 на изоляторе 7 в корпусе 9 датчика, Экран — оплетку кабеля 10 соединяют с корпусом 9.

Под действием давления деформируется центральная часть пьезокристалла, кольцевая

30 часть пьезокристалла при этом остается неде330363

Составитель Г. Невская

Техред Е. Борисова

Редактор С. Хейфиц

Корректор Н. Коваленко

Заказ 142 Изд. № 2 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий,при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушскзя на 6., д. 4/5

Типография № 24 Главполиграфпрома, Москва, Г-19, ул. Маркса — Энгельса, !4 > формированной. Полезный сигнал (от давления) снимается с выводов 5, б. В то же время при действии ускорений в направлении оси датчика в центральной и кольцевой частях пьезокристалла возникают одинаковые картины напряженных состояний, благодаря чему суммарный выходной сигнал датчика при этом стремится к нулю. Под действием поперечных составляющих ускорений паразитных сигналов практически не возникает вследствие симметрии пьезокристалла относительно его продольной оси.

Кольцевую проточку в пьезокристалле выполняют на ультразвуковом станке или с помощью абразива и вращающейся трубки из мягкого металла (медь, латунь).

В процессе сборки датчики испытывают на вибростенде и сводят восприимчивость к ускорениям до минимума высверливанием излишней массы диска 8. Образовавшееся отверстие заполняют вспенивающейся при затвердевавании смолой. б Предмет изобретения

Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий размещенный в корпусе пьезоэлемент, выполненный в виде одиночного цилиндрнче10 ского пьезокристалла и сигнальные выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения восприимчивости к ускорениям и инерционности, цилиндрический пьезоэлемент разделен кольцевой прорезью, 15 глубиной равной 0,5 †: 0,8 высоты цилиндра, на внутреннюю цилиндрическую и внешнюю кольцевую части равной площади, причем на внутренней части установлен воспринимающий давление диск.