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

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частност к датчикам давления, предназначенным для измерения абсолютного давления.

Цель изобретения - уменьшение мултипликативной составляющей тe mepa- турной погрешности и устранение ложных сигналов при действии вибрационной и ударных нагрузок.

На фиг.1 изображена схема пьезо- датчика с коппенсатором; на фиг.2 - пьезорезонансный датчик, общий вид, в разрезе; на фиг.З - блок-схема измерения давления.

20

35

Пьезорезонансный датчик давления содержит корпус 1 с прикрепленной к нему силопередающей балкой 2, на одном конце которой действует сила F. Второй конец балки упруго прикреплен к корпусу 1 через шарнир, образованный двусторонними вырезами, выполненными в теле балки. Действующая сила F, увеличенная по соотношению рычагов балки, передается силопередающему стержню 3, связанному своей центральной частью с концом рычага-коромысла 4, прикрепленным к опоре 5. На втором, свободном конце рычага-коромысла прикрепляется сдвигаемый балансировочный груз 6. Пьезоэлементы 7 и 8 своей гранью соосно прикрепляются с двух сторон к рычагу-коромыслу 4 между опорой и местом крепления сило- передающего стержня 3, которьй своим вторым концом скреплен с компенсационной балкой 9. Силопередающая балка 2 и балка 9 (фиг..2) скрепляются с корпусом при помощи винтов 10 и 11. Балки 2 и 9 со стержнями 3 закрепляются также винтами 12 и 13. Стержень 3 с концом рычага-коромысла соединяется через хомут 14. Пьезозлементы 7 и 8 своими гранями скрепляются с торцами рамки 15, закрепленной в корпусе, и с рычагом-коромыслом. Рычаг-коромысло 4 опирается на двусторонне вырезанные опорные стойки 16. На втором конце рычага-коромысла 4 закреплен баланси- ровочньш груз 6, положение которого на рычаге-коромысле устанавливаются опытным путем и фиксирзтотся. На верхей крьш1ке корпуса закрепляется гофированная мембрана 17, сверху к кото- ой припаивается штурец 18. Жесткий ентр гофрированной мембраны 17 скрепен с выступом 19 снг опередающей бали 2.

15

25 30

40

45

50

Блок-схема измерения абсолютного давления (фиг.З) содержит элементы 7 и 8, которые входят в схему автогенераторов 20 и 21. Для увеличения чувствительности в блок-схему включены умножители 22 и 23 частоты, выходные сигналы которых с частотами f и f подаются к смесителю 24. На выходе смесителя сигнал имеет частоту f..

Пьезорезонансный датчик давления работает следующим образом.

Действующая сила через балку 2 и стержень 3 передается концу рычага- коромысла 4. Пьезоэлемент 7 растягивается и увеличивает свою частоту на величину +4f, а пьезоэлемент 8 сжимается и уменьшает свою частоту на величину - d f.

После умножителей 22 и 23 частоты автогенераторов будут равны n(fg+uf) и n p() (было принято, что .частоты автогенераторов равны fo), коэффициент умножения. После смесите- ля 24 частота выходного сигнала будет равна nj2df. Для возможности измерения как давления, так и разрежения, первоначальные частоты автогенераторов должны несколько отличаться друг от друга.

Б предлагаемом датчике (по сравнению с известным) из-за дополнительной компенсациальной балки значительно уменьшается мультипликативная составляющая температурной погрешности, а из-за дифференциального принципа включения пьезоэлементов, температурная деформация коромысла балансира не создает изменения частоты на выходе.

Силоуравновешивающая система в виде коромысла-балансира с грузом повышает устойчивость системы к вибро- и ударной нагрузке. Двусторонние вьфезы на стержне 3 увеличивают чувствительность.

Формула изобретения

Пьезорезонансный датчик давления, содержащий корпус, консольно закрепленную через упругий шарнир силопе-- редающую балку, конец которой связан с чувствительным элементом и первый пьезорезонатор в виде пластины, о т- личающийся тем, что, с целью уменьшения мультипликативной составляющей температурной погрешности и устранения ложных сигналов при

действии вибрационной и ударных нагрузок , датчик снабжен установленным на опоре двуплечим рычагом-коромыслом с балансировочным грузом на конце, силопередающим стержнем с двумя упругими шарнирами, вьшолненнь1ми с двух сторон от его концов, прикрепленной к корпусу и снабженной упругим шарниром компенсационной балкой и вторым пьезорезонатором, идентич269174

ным первому, при этом сипопередающий стержень одним концом соединен с сило- передающей балкой, а вторым концом - с компенсационной балкой, и своей средней частью прикреплен к концу рычага-коромысла, причем пьезорезона- торы расположены соосно, соединены с корпусом и с плечом рычага-коромысла, и размещены с двух его сторон между

10

опорой и силопередающим стержнем..

12

Фцг.2

Гг JT

го

.J

21

Редактор А.Ревин

Составитель С.Романский

Техред А. Кравчук Корректоре.Шекмар

Заказ 3272/36 Тираж 776Подписное

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

22

/г

2

f-fr-fi

23

2

Фиг.з.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить мультипликативную составляющую температурной погрешности и устранить ложные сигналы при действии вибрационной и ударной нагрузок. Действующая сила через консольно закрепленную балку 2 и стержень 3 с упругими шарнирами передается концу рычага- коромысла 4 с балансировочным грузом 6 на конце. Деформация двух идентичных пьезорезонаторов 8 вызывает изменение их частот. Дифференциальный принцип включения пьезорезонаторов 8 исключает изменение частоты на выходе датчика при температурной деформации. Двусторонние вырезы на силопередаю- щем стержне 3 способствуют повышению чувствительности датчика давления. 3 ил. .С & (Л О9 ьс О) ;0 « фие.1