Пьезоэлектрический манометр
Союз Советсккк
Социалистическкн
Республик
ОП ИСАНИЕ 847094
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.10.79 (21) 2834217/18-10 (51) М. К с присоединением заявок o2835492/10, 2835493/10 (23) Приоритет—
G 01 L 9/08
Государственный комитет
Опубликовано 15.07.81. Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 25.07.81 (53) УДК 531.787 (088.8) по делам изобретений и открытий
А. И. Трофимов, О. С. Шмитов, К. С. Александров, М. П: Зайцева, А. М. Сысоев и Ю. И. Кокорин . /
I
Томский ордена Октябрьской Революции и ордейа-Трудового Красного
Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова
/ (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАНОМЕТР
Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезоэлектрическим манометрам.
Известны пьезоэлектрические манометры, содержащие корпус с размещенным в нем пьезорезонатором, по изменению добротности которого судят об измеряемом давлении (1) .
Известны также пьезоэлектрические манометры, содержащие корпус с установленными в нем пьезоэлементами с системами входных и выходных электродов, генератор и электрическую схему измерения доброгности (2) .
Недостатками этих манометров является малая точность, и сложность конструкции.
Цель изобретения —, повышение точнос- ти и упрощение конструкции.
Указанная цель достигается тем, что пьезоэлемент закреплен на подвесках в корпусе в узлах стоячей волны собственных изгибных колебаний и жестко соединен своими торцами в плоскости излучающих поверх- Ж настей с двумя демпфирующими элементами, выполненными в виде пластин, а также тем, что в электрическую схему измерения добротности введен блок выделения второй гармоники изгибной моды колебаний, соединеннЫй с выходными электродами пьезоэлемента и тем, что пьезоэлемент выполнен из монокристалла силиката или германата висмута.
На чертеже представлена схема описываемого манометра.
Манометр содержит корпус 1 с гермовыводами 2, на которых на подвесах 3 закреплен в узлах стоячей волны собственных из.гибных колебаний пьезоэлемент 4 жестко соединенный своими торцами в плоскости излучающих поверхностей с двумя демпфирующими элементами 5, выполненными в виде пластин. Входная и выходная системы электродов пьезоэлемента 4 соединены, соответственно, в электрическую схему измерения добротности, образованную генератором 6, блоком 7 выделения второй гармоники изгибной моды колебаний и регистрирующим прибором 8. Пьезоэлемент 4 выполнен из монокристалла силиката или германата висмута.
Манометр работает следующим образом.
847094
Формула изобретения
ВНИИПИ Заказ 5469 65 Тираж 907 Подписное
Филиал ППП «Патент»; r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Пьезоэлемент 4 возбуждается на- резонансной частоте изгибной моды собственных колебаний от генератора 6 электрическим напряжением. При постоянном давлении контролируемой среды на выходной системе электродов пьезоэлемента 4 наблюдается стабильный уровень выходного сигнала, измеряемый регистрирующим прибором 8 и определяющий добротность колеблющейся электромеханической системы. Величина выходного сигнала обуславливается установившимся уровнем потерь пьезоэлемента 4 на излучение в среду и на создание режима стоячей волны в подвесах 3. При изменении давления контролируемой среды происходит изменение потерь пьезоэлемента 4 на излучение и связанное с этим сме- 1 щение точек крепления относительно узлов стоячей волны, что приводит к изменению добротности колеблющейся электромеханической системы, измеряемой регистрирующим прибором 8 как выходной сигнал.
Демпфирующие элементы 5, выполнен- 20 ные в виде пластин и жестко соединенные своими торцами в плоскости излучающих поверхностей пьезоэлемента 4, обеспечивают повышение глубины модуляции добротности последнего, за счет повышения потерь на излучение в среду, что повышает чувствительность манометра и точность измерения давления, а также позволяет упростить конструкцию.
Повышение чувствительности манометра также обеспечивается введением блока 7 зп выделения второй гармоники изгибной моды колебаний пьезоэлемента 4, так как измерение добротности осуществляется на более узкой резонансной кривой, чем резонансная кривая первой гармоники, что увелияивает крутизну выходной характеристики манометра.
Применение монокристаллов силиката или германата висмута, характеризующих4 ся высокими значениями коэффициентов электромеханической связи, в качестве материалов пьезоэлемента 4 позволяет проводить оптимизацию конструктивных параметров манометра применительно к различным условиям из применения.
1. Пьезоэлектрический манометр, содержащий корпус с установленным в нем пьезоэлементом с системами входных и выходных электродов, генератор и электрическую схему измерения добротности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, - пьезоэлемент закреплен на подвесах в корпусе в узлах стоячей волны собственных изгибных колебаний и жестко соединен своими торцами в плоскости излучающих поверхностей с двумя демпфирующими элементами, выполненными в виде пластин.
2. Манометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в электрическую схему измерения добротности введен блок выделения второй гармоники изгибной моды колебаний, соединенный с выходными электродами пьезоэлемента.
3. Манометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, пьезоэлеемент выполнен из монокристалла силиката или германата висмута.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Смагин А. Г., Ярославский. М. И.
Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. М., «Энергия», 1970, с. 97 †1.
2. Авторское свидетельство СССР № 647568, кл. G 01 1 9/08, 01.06.77 (прототип).
