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

1 Изобретение относится к области измерения давлений, а именно к пьезоэлектрическим датчикам давлени я, и может быть использовано при измерении нестационарных давлений. Цель изобретения - повышение точности измерений и уменьшение размеров устройства за счет исключения влияния отраженной волны деформации. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения давления; на фиг. 2 - графики сигналов на выхо дах согласующих усилителей, линий за держки, сумматоров при работе устрой ства. . Устройство содержит длинный 1 и к роткий 2 свободные волноводы, причем размеры волноводов удовлетворяют уел ,,/с,, где--, I, соответственно длины короткого и дли ного волноводов; Н - толщина пьезоэлемента; С, а н соответственн скорости звука в материале короткого и длинного волноводов и пьезоэлемента, чувствительные пьезоэлементы 3 и 4, соединенные с согласующими уси: ителями 5 и 6. Выход согласующего усилителя 5 подключен к входу линии задержки и суммирующему входу сз.мматора 8. Выход линии 7 задержки соеди нен с другим суммирующим входом сумматора 8, а его выход подключен к входу линии 9 задержки, выход кото рой соединен с суммирующим входом сумматора 10. Выход согласующего усилителя 6 соединен с входом линии задержки и суммирующим входом сумматора 12. Выход линии 11 задержки подключен к вычитающему входу сумматора 12, выход которого соединен с входом линии 13 задержки и суммирующим входом сумматора 1А. Выход линии 13 задержки подключен к другому суммирующему входу сумматора 14, выход которого является выходом устройства. Устройство работает следующим образом. При воздействии на воспринимающие концы волноводов 1 и 2 единичного скачка давления в них начинает распространяться волна деформации, кото рая преобразуется чувствительными пьезоэлементами 3 и 4 в электрическое напряжение, поступающее на входь усилителей 5 и 6. Сигналы на выходах усилителей 5 и 6 имеют форму, показанную на фиг. 2. Сигнал с выхода 131 усилителя 5 поступав г на вход линии 7 задержки, где задерживается на время Т., 2Т 2р, где 1, С, - соответстненно длина и скорость звука в волноводе 1 (фиг. 2S). С выхода линии 7 задержки сигнал поступает на вход сумматора В, где суммируется с сигналом, поступающим непосредственно с согласующего усилителя 5. Результат сложения показан на фиг. 26. С выхода сумматора 8 сигнал поступает на вход линии 9 задержки, где задерживается на время Lg- 2 -Ь --,- - -- -, где 1, С,, - соответ ственно длина и скорость звука в коротком волноводе 2; -t,, С - соответственно длина и скорость звука в чувствительном элементе. С выхода линии 9 задержки сигнал поступает на вход сумматора 10.,Сигнал с согласующего усилителя 6 поступает на линию 11 задержки, где задерживается на время J г -5. На фиг. 2- показан сигнал на входе линии 11 задержки с обратным знаком. Далее сигнал с линии 11 задержки в сумматоре 12 вычитается из сигнала, поступающего непосредственно с согласующего усилителя 6 (фиг. 2ус), С выхода сумматора 12 сигнал поступает на вход линии 13 задержки, где задерживается на время , (фиг. 2 s) и далее поступает на вход сумматора 14, где суммируется с сигналом, поступающим с выхода сумматора 12 (фиг. 2и). С выхода сумматора 14 сигнал поступает на вход сумматора 10, где суМаЧИруется с сигналом от ли- . кии 9 задержки (фиг. 2к). I Таким образом, при воздействии единичного скачка сигнал на выходе устройства имеет ту же форму, что и на входе, но двойную амплитуду, что несущественно, а поскольку сигнал произвольной формы может быть представлен как совокупность единичных скачков, устройство позволяет измерять давление, произвольно меняющееся со временем. В устройстве исключено влияние отраженной волны деформации за счет введения дополнительного волновода и компенсации погрешностей . что увеличивает точность измерения. Кроме того, за счет отсутствия рассеивающих поверхностей или областей с переменньсм акустическим сопротивле нием размеры предлагаемого устройств могут быть существенно уменьшены за счет уменьшения длины волновода. Формула изобретения Устройство для измерения давления содержащее первый акустический волно вод, на одном конце которого расположен первый пьезопреобразователь, :соединенный с первым усилителем, о т личающееся тем, что, с целью уменьшения погреш1,ости измерений и уменьшения размеров устройства за счет исключения влияния отра женной волны деформации, в него введены второй акустический волновод. 13- на середине которого 0асположен второй пьезопреобразователь, четыре линии задержки, четыре сумматора и второй усилитель, при этом выход первого усилителя соединен с первым входом первого сумматора и четыре первую линию задержки - с вторым входом первого сумматора, выход которого через вторую линию задержки подключен к первому входу второго сумматора, второй пьезопреобразователь соединен с входом второго усилителя, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора и через третью линию задеря КИ - к второму входу третьего сумматора, вькод которого соединен с первым входом четвертого сумматора и через четвертую линию задержки с вторым входом четвертого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго сумматора.

Изобретение относится к устройствам для измерения давления и позволяет повысить точность измерений и уменьшить размеры устройства за счет исключения влияния отраженной водны деформации. При воздействии на воспринимающие концы волноводов 1 и Z единичного скачка давления в них распространяется волна деформации, которая преобразуется чувствительными пьёзозлементами 3 и 4 в электрическое, напряжение, поступающее на входы усилителей 5 и 6. В результате прохождения сигнала через линии 7, 9, 11 и 13 задержки и сумматоры 8, 10, 12 и 14 сигнал на выходе устройства имеет ту же форму, что и на входе, но двойную .амплитуду, что несущественно, а поскольку сигнал произвольной формы может быть представлен как совокупность единичных скачков давления, устр-во позволяет измерять давление, произвольно меняющееся со временем. 2 ил. (П