Устройство для измерения давления Советский патент 1983 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения давления и механических усилий. Известны пьезоэлектрические устройства для измерения давления С Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металл зированном торце, возбуждающий генератор и дифференциальную схему обработки сигналов с индикатором Cs Известное устройство имеет ограничейные чувствительность и точност измерений f что обусловлено n grpem ностями дифференциальной схемы об|работки сигналов. Цель изобретения повьгшение чув ствительности и точности изме рения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения давления снабжено схемой управления и коммутатором, соединенным управля щими входами со схемой управления, при этом возбуждающий генератор под ключен к периферийным обкладкам чер коммутатор, а дифференциальная схема обработки сигнало в - к центральной обкладке пьезоэлемента. Дифференциальная схема обработки сигналов выполнена в виде диффереициального усилителя и соединенных с соответствующими его входами двух пиковых детекторов,, подключенi-шх через дополнительный коммутато), сое диненный управлякядими входами со сх мой управления, к центральной обкладке пьезоэлемента. Схема.управления выполнена в вид последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, счетчика инпульсой и распределителя импульсов, выходы которого подсоединены к коммутаторам. На фиг. 1 представлена фупкциональиая схема предлагаемого устройст ва; на фиг. 2 - временные- диаграммы поясняющие его работу, Устройство содержит схему 1 управ ления f состоящую из последовательно соединенных генератора 2 тактовых импульсов, вырабатывающего тактовые импульсы 3, счетчика 4 импульсов и распределителя 5 импульсов, который . вырабатывает управляющие импуль сы 6, 7, 8 и 9, поступающие соответственно на управляющие входы 10 и 11 котимутатора 12 и управляющие входы 13 и 14 дополнительного коммутатора 15. Последний входит в состав диффе зенциальной схемы 16 обработки сигналов, которая содержит дна пиновых детектора 17 и 18, подключенных входами к дополнительному коммутатору 15 и выxoдa iи к соответствующему входу дифференциального усилителя 19, Возбуждающий генератор 20 подключен к кор-яиутатору 12, соединенному с периферийными обкладками 21 и 22 пьезоэлемента 23, Центральная обкладка 24 подключена к дифференциальной схеме 16 обработки сигналов выход которой подключен к индикатору 25, Устройство работает следуквдим образом. Распределитель 5 импульсов, подключенный к счетчику 4 импульсов, вырабатывает управляющие импульсы 5, 7,8 и 9, Коммутатор 12 и дополнительный коммутатор 15 последовательно подключают соответственно выход возбуждающего генератора -20 к периферийным обкладкам 21 а, 22 пьезоэлемента 23 к центральную обкладку 24 к входам пиковых детекторов 17 и 18. С центральной обкладки 24 на вход дополнительного коммутатора 15 поступает амплит дно-модулированное переменное напряжение 26, В моменты времени t и -t , совпадающие с временем подключения обкладок 21 и 22 к генератору 20 происходит детекти - . рование и фиксация амплитуды пачек импульсов 27 и 28 с помощью пиковых детекторов 17 и 18, В результате с их выхода на входы дифференциального- усилителя 19 поступают постоянные напряжения LL и U., связанные с возбуждающим напряжением Ц генератора 20 соотношениями; ,,KU, где Крр;, и ,p5. коэффициенты трансформации пьеэоэлемента 23 при. подключении соответственно периферийных обкладок 21 к 22 к генератору 20, функционально связанные с величиной измеряемого давления; t - коэффициент преобразования пиковых детекторов 17 и 18, (фиг, 2 диаграммы 29 и 30), В случае симметричного исполнения периферийных обкладок 21 и 22 относительно узла колебаний пьезоэлемента 23 при возбуждении его на резонансной частотеКтр иKTPI будут равными при нулевом давлении и различными при приложении измеряемого давления. Таким образом, индикатор 25 будет прямо отображать величину измеряемого давления. Для устранения влияния коммутационных помех на точность измерений, возникающих при цодключении периферийных обкладок 21 и 22 к генератору 20, моменты времени t.) и ti выбираются меньшими времени подключения данных обкладок и не coвпaдaющиJv и с временем переходных процессов в пьезоэлементе 23, возможны и другие схемные решения дифференциашьного устройства 16 обработки сигналов. Так, вместо

ПИКОВЫХ дегтекторов 17 и 1Ь можно использовать запоминающие элементы, при этом дополнительный коммутатор 15 должен быть подключен к центральной обкладке 24 через амплитудныя детектор 31 (на фиг. 1 показан пунктиром).

Благодаря увеличению коэффициента транг.-к рмации пьезоэлемента 23 при его возбуждении посредством периферийных обкладок 21 и 22, увеличивается чувствительность устройства в целом, при этом погрешность дифференциальной схеът обработки сигналов уменьшается, что позволяет повысить точность измерения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНЯЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее пьёзоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор и дифференциальную схему обработки сигналов с индикатором, отличающееся тем, что, с целью повыления чувствительности и точности измерения, оно снабжено схемой управления и коммутатором. // соединенным управляющикш входами со схемой управления, при этом возбуждающий генератор подключен к периферийным обкладкам через коммутатор, а дифференциальная схема обработки сигналов - к центральной обкладке пьезоэлемента. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дифференциальная схема обработки сигналов выполнена в виде дифференциального усилителя и соединенных с соответствующими его входами двух пиковых детекторов, подключенных через дополнительный коммутатор, соединенный управляющими входами со схемой управления, к центральной обкладке i пьеэоэлемента. Л 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем,что схема управленяя выполнена в виде последователь-, но соединенных генератора тактовых импульсов,, счетчика импульсов и рас- V, пределителя импульсов, выходы кото- С рого подсоединены к коммутаторам. сд 1чЭ оо Cpus. i .