Датчик давления Советский патент 1985 года по МПК G01L9/08 

00. СП

оо

00 Изобретение относится, к контрольн измерительной технике и может быть использовано для измерения звуковых давлений малых уровней. Целью изобретения является повышение чувствительности. На фиг. 1 схематически представле датчик давления, разрез; на фиг. 2 пьезоэлемент датчика, изометрическая проекция-; на фиг. 3 - зависимость количества секций пьезоэлемента от угла их наклона друг к другу. Датчик давления (фиг. 1) имеет корпус 1 с мембраной 2 и основанием 3, выполненным из изоляционного материала, биморфный секционированный пьезоэлемент 4 зигзагообразного профиля. Встречно поляризованные секции 5 пьезоэлемента 4 расположены по отношению друг к другу под углом, выби раемым из условия 10 . Две концевые неполяриэованные секции 6 пьезоэлемента 4 имеют электроды 7, расположенные на одной из сторон сек ций, а секции 5 - электроды 8,расположенные на их обеих сторонах (фиг. Электроды 8 сзкций 5 с казвдой стороны пьезоэлемента 4 электрически соединены друг с .другом последовательно и выведены на соответствующий электрод 7 концевой секции 6. Вход усилителя 9 регистратора 10 подключен к соответствующим электродам 7 концевых секций 6 кабелем 11 и через Электропроводный корпус 1 с мембраной 2. Продольная ось .симметрии датчика совмещена с плоскостью симметрии пьезоэлемента 4, закрепленного концевыми секциями 6 между мембраной 2 и основанием 3. Датчик давления работает следующим образом. Переменное давление, воздействуя на мембрану 2, возбуждает изгибные колебания в секциях 5 пьезоэлемента 4, при этомкаждая из секций 5 ведет себя как консольная балочка. Пропорциональный давлению общий электрический заряд одного знака, возникающий на последовательно соединенных электродах 8 секций 5 с каждой стороны пьезоэлемента 4 через соответствующий электрод 7, поступает на вход усилителя 9 регистратора 10, по показаниям которого судят о величине измеряемого давления. Количество секций 5 пьезоэлемента 4от угла наклона их друг к другу определяется из зависимости, представленной на фиг. 3. Нижний предел угла наклона секций 5ограничен технологическими возможностями изготовления пьезоэлемента 4, а верхний - уменьшением собственной частоты датчика давления и снижением устойчивости пьезоэлемента 4. Выполнение пьезоэлемента 4 в виде зигзагообразного профиля позволяет повысить чувствительность датчика при сохранении минимальных его габаритов. . 1

Фиг. 2

Г2

П

10

9

8

7

6

5

4

3

2

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус с мембраной, основание и пьезоэлемент с электродами, закрепленньй своими концами на мембране и основании, причем ось симметрии датчика лежит в плоскости симметрии пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем пьезоэлемент вьшолнен в виде плоской биморфной пластины, секционированной с образованием осесимметричного зигзагообразного профиля с двумя концевыми неполяризованными секциями, расположенными в продольной плоскости симметрии датчика, при этом на зигзагообразном профиле электроды расположены с двух сторон секций, а на концевых секциях, расположенных в вертикальной плоскости, электрод выполнен только на одной из сторон, причем соседние секции зигзагообразного профиля по отноше-ниш друг к. другу размещены,под углом и встречно поляризованы i по толщине пластины пьезоэлемента, а (Л С электроды каждой из секций с одной стороны профиля электрически соединены друг с другом и с электродом одной из концевых секций.

ГО 30

60 90

/го QL Риг.Ъ