Пьезорезонансный датчик давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/08 

113

Изобретение относится к технике намерения давления, а именно к. преобразователям гидростатического давления, предназначенным для измерения с высокой точностью малых колебаний гидростатического давления на фоне постоянной составляющей.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения температурных шумов.

На чертеже схематически представлен предлагаемый датчик.

В корпусе 1 в виде полого цилиндрического стакана смонтирован измерительный пьезоэлемент в виде диска 2 воспринимающий давление исследуемой среды через посадочные выступы 3 корпуса. В корпусе размещен также идентичный измерительному компенсирующий пьезоэлемент 4, установленный в полой кольцевой обойме 5 с посадочными выступами 6. Внутренняя полость обой- у4ы 7 заполнена вязкой жидкостью, например гидропластом. Регулировочные винты 8, установленные в стенке обоймы, имеют возможность перемещения внутрь полости с жидкостью. Пьезоэле- менты 2 и 4 подключены к регистрирующей дифференциальной схеме (не показана) через токовводы 9. Корпус преобразователя герметизирован фланцем- крыщкой 10. Измерительный и компенсирующий пьезоэлементы 2 и 4 сопрягаются с посадочными выступами 3 и 6 соответственно корпуса 1 и обоймы 5 по полированным боковым поверхностям с предварительным натягом. Геометрия, толщина и материал посадочных выступов и обоймы подобраны так, чтобы возникающие в пьезоэлементах механические напряжения и их температурные зависимости были идентичными при равенстве давлений окружающей среды и гидропл7аста.

Пьезорезонансный датчик давления работает следующим образом.

После подключения регистрирующей дифференциальной схемы преобразователя в пьезоэлементах возбуждаются колебания, частота которых зависит от величины возникающих в пьезоэлементах механических напряжений. В соответствии с предварительно построенной гра- дуировочной зависимостью частоты коВШШПИ

Заказ 2414/37- Тираж 776

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

62

лебаний от давления перемещением винтов в гидропласте создается давление, соответствующее середине динамического диапазона измеряемых давлений.

Затем корпус датчика помещается в исследуемую среду с величиной давления, лежащей в предполагаемом диапазоне измеряемых давлений. Частота колебаний измерительного пьезоэлемента

при этом соответственно изменяется. Так как компенсирующий пьезоэлемент не воспринимает измеряемое давт- ление, а находится под действием постоянного давления гидропласта, то изменения разностной частоты, получаемые после смешивания частот кварцевых генераторов измерительного и компенсационного пьезоэлементов, зависят от изменений гидростатического давления среды, возде ствующей на корпус датчика, по сравнению с постоянной составляющей (давление гидропласта), соответствующей середине динамического диапазона измеряемых давлений. При этом уровень температурных шумов датчика уменьшается во столько раз, во сколько раз постоянная составляющая гидростатического давления среды больше динамического диапазона изме- ряемых давлений.

Формула изобретения

Пьезорезонансный датчик давления,

содержащий корпус в виде полого цилиндрического стакана, -установленный в корпусе измерительный пьезоэлемент в виде диска и схему регистрации, к входу которой подключен измерительный

пьезоэлемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурных шумов, он снабжен компенсирующим пьезо- элементом, идентичным измерительному,

и полой кольцевой обоймой прямоугольного поперечного сечения, внутренняя полость которой заполнена вязкой жидкостью, причем обойма снабжена регулировочными винтами, при этом кольцевая обойма установлена на открытом торце цилиндрического стакана, компенсирующий элемент закреплен внутри кольцевой обойь ы,, а схема регистрации выполнена дифференциальной.

Подписное .

Изобретение предназначено для измерения малых колебаний гидростатического давления на фоне постоянной составляющей. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения температурных шумов. В кольцевой обойме 5 с посадочными выступами 6 размещен компенсирующий пье- зозлемент (ПЭ) 4, идентичный измерительному ПЭ 2. Оба ПЭ подключены к дифференциальной схеме регистрации. Компенсирующий ПЭ 4 находится под воздействием постоянного давления вязкой жидкости, находящейся во внутренней полости кольцевой обоймы 7 прямоугольного поперечного сечения. Это давление, соответствующее середине динамического диапазона измерений, обеспечивается регулировочными винтами 8. Воздействующее на датчик давление изменяет частоту колебаний измерительного ПЭ 2. 1 ил. (О (Л