Датчик давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности датчикам давления, предназначенным для измерения статических и динамических давлений.

Цель изобретения - повьшение чувствительности и термостабильности датчика.

На фиг.1 изображен датчик давления, разрез; на фиг.2 - мембрана с симметрично расположенными ножками и прикрепленным пьезорезонатором; на Фиг.З - блок-схема измерения давления.

С корпусом прикрепляются мембраны 2 и 3 (например, свариваются), имеющие симметрично расположенные ножки 4-9 (фиг.1 и 2), на торцовых участках которых по своим углам при- креплены пьезорезонаторы 10 и 11. Между двумя мембранами 2 и 3 и кор- щ сом 1 образуется замкнутая полость заполненная под. давлением жидким диэлектриком.

Пьезорезонаторы 10 и 11 со своими электродами соединяются с герметично выполненными выводами 12 и 13 (выводы для пьезорезонатора 11 на фиг.1 не показаны), которые соединяются с автогенераторами, собранными на плате 14. С нижней части корпуса 1 закрепляется защитный цилиндрический экран 15. Для создания давления внутри замкнутой полости служит винт 16, герметичность которого обеспечивается прокладкой 17 и винтом 18. Деформация мембран из-за внутреннего давления полости приводит к сжатию пье- зорезонаторов по направлению диагоналей с созданием благоприятных условий их работы.

Измерения давления производятся по схеме на фиг.З. Пьезорезонатор 10 входит в схему автогенератора 19, а Пьезорезонатор 11 - в схему автогенератора 20. Выходы автогенераторов 19 и 20 соединяются со смесителем 21, разностная выходная часогота которого подается к усилителю 22.

Датчик работает следующим образом Действие давления Р деформирует мембраны 2 и 3, которые через ножки передаются пьезорезонаторам 10 и 11. Если сжатие пьезорезонатора 10 по направлению диагоналей уменьшается, то сжатие пьезорезонатора 11 увеличивается. Таким образом, пьезорезона- тор 10, входящий в схему автогенера

0

5

тора 19, увеличивает свою частоту на величину & f , а Пьезорезонатор 11, входящий в схему автогенератора 20, уменьшает свою .частоту на величину uf, т.е. на выходе смесителя 21 разностная частота изменяется на величину t 2Д. Из-за предварительного давления внутри замкнутой полости датчик измеряет как давление, так и разрял ение.

Чувствительность датчика увеличи- вается из-за передачи деформации мембран 2 и 3 к пьезорезонаторам че- 5 рез рычаги (ножки), выполненные на мембранах. Максимальное увеличение чувствительности датчика достигается расположением ножек на месте перегиба деформированных мембран. Это расстояние от центра получается при R/yTT, где R - радиус мембраны.

Так как датчик имеет единую замкнутую полость, наполненную жидким диэлектриком, внутри которой размещены идентичные пьезорезонаторы 10 и 11, то изменение температуры окружающей среды приводит к одинаковым изменениям резонансных часто т обоих пьезоэлементов, что не изменяет выходную частоту и чувствительность датчика.

Дополнительное максимальное увеличение чувствительности из-за при- лрепления пьезорезонаторов к торцам ножек возможно при абсолютной жесткости ножек, поэтому ножки выполняются с сечением в виде квадрата (расположены по окружности).

Прочное присоединение угла пьезорезонатора с торцом ножки получается с увеличением площади взаимно перекрываемого участка . Оно максимально при квадратном сечении ножек.

Прикрепление пьезорезонаторов к торцам ножек по своим углам обеспечивает получение высокого значения добротности системы.

В предлагаемом устройстве получение одной замкнутой полости между мембранами, наполненной жидким диэлектриком, обеспечивает одинаковую температуру в ее разных участках, в частности в местах закрепления пьезорезонаторов, поэтому значительно повьшается термостабильность датчика. Формула изобретения

Датчик давления, содержащий корпус, в котором установлены две мемб0

5

0

45

50

55

раны, между которыми образована замкнутая полость, заполненная жидким диэлектриком, и регулировочный винт, введенный через стенку корпуса в полость между мембранами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и термостабильности, в него введены два пье- зорезонатора в виде идентичных прямоугольных пластин, а каждая мембрана со стороны замкнутой полости снабжена четырьмя симметрично расположенными ножками, на которых по углам закреплены пьезорезонаторы.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и термостабильность датчика. На ножках 4, 5, 8, 9 мембран 2, 3 закреплены шьезорезонаторы 10, 11, вьшолненные в виде идентичных прямоугольных пластин. Замкнутая полость, образованная мембранами 2 и 3, заполнена жидким диэлектриком. Деформация мембран 2, 3, вызванная действием измеряемого давления, приводит к увеличению частоты одного из пьезорезонаторов 10, 11 и к уменьшению частоты другого. Величина изменения разностной частоты колебаний пьезорезонаторов характеризует воздействующее на датчик давление. Размещение пьезорезонаторов 10, 11 в замкнутой полости, заполненной жидким диэлектриком, способствует стабильности разностной частоты датчика при изменении температуры окружающей среды. Прикрепление пьезорезонаторов 10, 11 к торцам ножек 4, 5, 8, 9 по углам обеспечивает высокую добротность колебательной системы. 3 ил. ./

L

F П

Редактор М.Петрова

Заказ 4910/41

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

фи&.2

21

22

Фиг.5

Составитель Н.Богданова

Техред Л.Олийнык Корректор М.Максимишинеад