Устройство для измерения давления Советский патент 1986 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике, в частности к пьезорезонаторным датчикам давления .

Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых давлений путем регулировки чувствительности.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика; на фиг. 2 - элементы конструкции датчика давления.

Пьезопластины 1 и 2, на которых размещены пьезорезонаторы соответственно 3, 4 и 5, 6 жестко закреплены на корпусах 7 и 8. Толкатели 9 и 10 закреплены в пьезопластинах 1 и 2. Разности между расстояниями контактирующих сторон плеч толкателей 9 и 10 до мембран II и 12 меньше толщин пьезопластин 1 и 2. При этом оси пьезорезонаторов 3 и 4 с осью пьезо- пластины J и оси резонаторов 5 и 6 с осью Пьезопластины 2 образуют угол о: , т.е. при по мощи толкателей 9 и 10 обеспечено предварительное напряженное состояние пьезорезонаторов 3, 4 и 5, 6 (все пьезорезонаторы находятся в растянутом состоянии). Пьезорезонаторы 3-6 В ключены в элек- трическую схему измерения (не показано )„

Корпусы 7 и 8 установлены на основаниях 13 и 14. Толкатели 9 и 10 другими концами соединены с коромыслом

15при помощи шарнирных соединений

16и 17.,При этом угол между осями толкателей равен |3 . Оси вращения оснований 13 и 14 совпадают с осями шарниров 16 и 17.

Основания 13 и 14 (например, в виде червячных колес) находятся в постоянном зацеплении с червяками 18 и 19, выполненными как одно целое с валами 20 и 21. На эти же валы насажены цилиндрические колеса 22 и 23, которые также находятся в постоянном зацеплении и имеют одинаковое количество зубьев.

Датчик давления работает следуют- щим образом.

Усилие F от действующего давления через коромысло 15 передается толкателям 9 и 10.

Так как угол между осями толкателей 9 и 10 равен / , то на толкатеF 2cos%

лях усилия равны

Эти усили передаются к пьезопластинам 1 и 2,

на которых образованы пьезорезонаторы 3, 4 и 5, 6.

Так как все пьезорезонаторы находятся в предварительно растянутом состоянии (пьезорезонаторы 4 и 6 изогнуты вверх, а пьезорезонаторы 3 и 5 - вниз), то при воздействии усилий толкателей 9 и 10 происходит дальнейший изгиб пьезорезонаторов 3 и 5 вниз, т.е. растягивающие усилия на пьезоре- зонаторах 3 и 5 увеличиваются на

2 .cos/3/г РеДЗ Р«тельные деформации пьезорезонаторов 4 и 6 уменьшаются, т.е. растягивающие усилия на пьезорезонаторах 4 и 6

уменьшаются на величину

2 sin ос COS/ /2

При этом собственные частоты колебаний пьезорезонаторов увеличиваются

на величину.Af , .Х,

а собственно частоты колебаний пье- зорезонаторов 3 и 5 уменьшаются на

f

величину 4 f 1 if с R -s-;z,

. 52 31ПЛ-С05/ /2

где К - коэффициент силовой чувствительности пьезорезонаторов. Электрический сигнал, получаемый на выходе измерительной схемы (где .подключены пьезорезонаторы 4-6), пропорционален сумме изменений частот собственных колебаний пьезорезонаторов.

Суммарное изменение частот пьезорезонаторов составляет

ЛГ - ufj + if + Af + ifg 2К

Sinot- Cosft/y Чувствительность датчика можно 45 определить из выражения

Af

2К

Cos ft/2

(1)

Чувствительность К,,, известного 50 датчика определяется из выражения

лр

(2)

55

Из выражений (|) и (2) видно, что чувствительность предлагаемого датчика превосходит чувствительность известного в П- д,- ,раз, причем/3

3I

можно регулировать в пределах О А 180°..

При этом П изменяется в пределах 1 - П i 00 , т.е. выбором угла /3 можно достичь требуемой чувствительности датчика.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления содержащее преобразователь усилия с

2363374.

толкателем, конец которого соединен с чувствительным злементом, отличающееся тем, что, с це- лью распшрения диапазона измеряемых 5 давлений путем регулировки чувствительности, оно снабжено поворотным основанием, на котором размещен преобразователь, причем толкатель с чувствительным элементом соединен с по-

, 10 мощью шарнира, который одновременно является центром вращения основания.

20

Zi

Изобретение откосится к контроль но-измерительной технике, в частности к пьезорезонаторным датчикам давления. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых давлений путем регулировки чувствительности. Для этого корпусы 7 и 8 преобразователей усилия установлены на поворотных основаниях 13 и 14, оси вращения которых совпадают с осями шарниров 16 и 7. Под действием усилия от действующего давления, передаваемого через коромысло 15 толкателям 9 и 10 с пьезоплас- тинами 1 и 2, изменяются собственные частоты колебаний дьезорезонато- ров 3-6. Электрический сигнал на выходе измерительной схемы пропорционален сумме изменений этих частот. Выбором угла между осями толкателей 9 и 10 можно получить требуемую чувствительность датчика. 2 ил. I (Л Фиг.1

Составитель А. Соколовский i fcMaKTop А. Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

3082/45

Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4