Датчик звуковых давлений

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 886324

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.К .

Н 04 R 17/00

В 06 В 1/06 (22) Заявлено 29.11.79 (21) 2844628/18-10 с присоединением заявки №вЂ”

Гееударстеенный немнтет (23) Приоритет— но делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 30.11.81. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 05.12.81 (53) УДК.534.612 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. В. Чувыкин и С. А. Козицын (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ЗВУКОВЫХ ДАВЛЕНИЙ ры (3).

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения звуковых давлений при уменьшении давления окружающей среды до

О,1 мм рт. ст. и ниже.

Известен пьезоэлектрический преобразователь давления, содержащий пьезоэлектри- ческие биметаллические керамические диски, опорный диск на ободе жесткого держателя, в котором гибкая герметическая мембрана устанавливается напротив поверхности биметаллической пластины, причем камера компенсации гидростатического давления, в которой одна поверхность биметаллической пластины образует стенку, устанавливается и подвергается внешнему гидростатическому давлению или непосредственно, или с помощью загнутого кармана, расположенного снаружи держателя (1) .

Недостатком данного преобразователя является невозможность компенсации изменения чувствительности при давлении окружающей среды ниже атмосферного.

Известен капсюль типа 4117 пьезоэлектрического микрофона фирмы «Брюль и

Кьер», состоящий из мембраны из металлической фольги, неподвижной пластины, пьезоэлектрической балки, к которой приклеена мембрана, капиллярной трубки для выравнивания статического давления снаружи и внутри капсюля (1) .

Недостатком этого капсюля является значительная погрешность измерения в связи с зависимостью чувствительности и амплитудно-частотной характеристики при уменьшении давления окружающей среды до 10 мм рт. ст. и ниже, так как при этом уменьшается упругость воздушной прослойки между мембраной и неподвижной пластиной, кроме этого, при увеличении влажности воздуха уменьшается чувствительность капсюля, ввиду уменьшения сопротивления изоляции пьезоэлемента, а при влажности более 95% измерение практически невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является звуковой преобразователь с компенсацией давления, который содержит сварной корпус, пьезоэлектрический чувствительный элемент, 20 герметичную рабочую камеру, компенсационную камеру, сообщающуюся с окружающей средой, и перегородку, разделяющую каме886324

Формула изобретения го

Недостатком этого преобразователя является значительная погрешность измерения ввиду невозможности компенсации измерения чувствительности от, воздействия давления ниже атмосферного.

Цель изобретения — повышение точности измерения звукового давления в разряженной среде и при значительной влажности окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен конденсатором, а перегородка выполнена в виде стакана, дно которого является подвижной обкладкой конденсатора и находится в компенсационной камере, неподвижная обкладка, находящаяся в рабочей камере, выполнена со сквозными отверстиями и изолирована от корпуса датчика, при этом конденсатор электрически включен параллельно чувствительному элементу.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Устройство содержит герметичную рабочую камеру 1, униморфный пьезоэлетрический элемент 2, конденсатор, имеющий неподвижную обкладку 3 и подвижную обкладку 4, являющуюся дном стакана 5, компенсационную камеру 6, сварной корпус 7, электрические выводы 8 и капилляр 9, при помощи которого компенсационная камера сообщается с окружающей средой. В неподвижной обкладке 3 конденсатора выполнены сквозные отверстия 10, которые служат для согласования виброчастотных характеристик чувствительного элемента и конденсатора. Стенка корпуса, к которой крепится чувствительный элемент, является мембраной 11.

Датчик работает следующим образом.

Звуковое давление, воздействуя на мембрану 11 чувствительного элемента 2, вызывает изгиб мембраны и пьезоэлемента.

На электродах пьезоэлемента генерируется электрический заряд. При уменьшении давления окружающей среды уменьшается давление и в компенсационной камере 6.

Давление в рабочей камере 1 остается постоянным, поэтому мембрана чувствительного элемента и подвижная обкладка 4 конденсатора изгибаются в сторону меньшего

4 давления. Жесткость мембраны чувствительного элемента при этом увеличивается, а чувствительность датчика уменьшается.

При изгибе подвижной обкладки 3 конденсатора увеличивается зазор между неподвижной и подвижной обкладками конденсатора, а значит уменьшается его емкость.

Конденсатор подключен параллельно чувствительному элементу, поэтому уменьшение его емкости компенсирует уменьшение чувствительности датчика. Так как рабочая камера герметична, изменение влажности окружающей среды не оказывает влияния на емкость конденсатора и сопротивление изоляции пьезоэлемента.

Предлагаемая конструкция датчика позволяет увеличить точность измерения звукового давления при давлениях окружающей среды 0,1 мм рт. ст. и ниже и влажности до 100%.

Датчик звуковых давлений, содержащий сварной корпус, пьезоэлектрический чувствительный элемент, герметичную рабочую камеру, компенсационную камеру, сообщающуюся с окружающей средой, и перегородку, разделяющую камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в разряженной среде, датчик снабжен конденсатором, а перегородка выполнена в виде стакана, дно которого является зо подвижной обкладкой конденсатора и находится в компенсационной камере, неподвижная обкладка, находящаяся в рабочей камере, выполнена со сквозными отверстиями и изолирована от корпуса датчика, при этом конденсатор электрически включен паЗ5 раллельно чувствительному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ! . Патент Франции № 2195143, кл. Н 04 R 17/00, 1972.

40 2. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. кн. 1 под ред.

В. В. Клюева. М., «Машиностроение», 1978, с. 127.

3. Патент США № 3262093, кл. 340 †, 1966 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 10592/86

Тираж 701 Подлисное

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4