Устройство для измерения давления Советский патент 1988 года по МПК G01L11/00 G01L9/08 G01L1/16 

11

Изобретение предназначено для измерения и контроля давлений в сисА,1 AlZ. К / . / темах управления технологическими процессами. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения временной стабильности. Влияние дестабилизирующих факторов приводит к изменению абсолютной величины уровня переменного напряжения на выходе сумматора 10 при измерении давлений. Для компенсации этого изменения сигнал, пропорциональный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины 6 и- через усилитель 11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13 Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 13 пропорциональна измеренному давлению. 2 ил. i (Л с i 1 оо 00 4 СО 00

Фиг. 7

i акод

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения и контроля давлений в системах управления технологическими процессами,

Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения временной стабильности.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения давления; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство СО.СТОИТ из мембраны 1, закрывающей корпус 2 датчика, к которой через демпфирующую прокладку 3 прикреплена пьезоэлектрическая пластина 4. К основанию корпуса через демпфирующую прокладку 5 прикреплена пьезопластина 6.На одинаковых расстояниях от пьезопластины 4 и 6 размещена пьезопластина 7, которая крепится к стенкам корпуса через демпферы 8.

Пьезопластина7 подключена к выход генератора 9, Пьезопластины 4 и 6 подключены к входам сумматора 10, причем пьезопластина 6 одновременно соединена с входом усилителя 11, выход которого подключен к выпрямителю 12. Выпрямитель присоединен к входу управления коэффициентом передачи усилителя 13, к информационному входу которого подсоединен выход сумматора 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии приемные пьезоэлектрические пластины 6 и 7 расположены при измеряемом давлении на одинаковых расстояниях от излучающей пьезопласти ны 7. Величины расстояний между пьезопластинами кратны половине длины ультразвуковой волны изл учающей пьезопластины 7. При этом ультразвуковая волна, распространяющаяся пьезопластиной 7; принимается пьезопластинами 4 и 6, а с их обкладок сигналы поступают на входы сумматора 10. Благодаря одинаковой начальной установке и равенству резонансных частот пьезо- пдастин 4, 6 и 7 сигналы, снимаемые с пьезопластин 4 и 6, равны по амплитуде.

Таким образом, переменное напряжение на выходе сумматора равно нулю Этот сигнал поступает на вход усилителя 13с регулируемым коэффициентом передачи, коэффициент передачи которого в исходном состоянии равен

5

0

5

единице, а с выхода усилителя 13 сигнал нулевого уровня поступает на выход устройства. Единичный коэффициент передачи усилителя 13 задан уровнем сигнала,поступающего с неподвижной приемной пьезопластины 6 через усилитель 11 и выпрямитель 12 на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13,

При измерении величины давления Р, отличной от нулевого значения, . она компенсируется упругими свойствами мембраны 1, которая прогибается совместно с пьезопластиной 4 внутрь корпуса 2. При этом в пределах величины упругой деформации мембраны происходит уменьшение толщины воздушной прослойки между пьезоэлементами 4 и 6.

При неизменных величинах дестабилизирующих факторов происходит изменение амплитуды переменного напряжения, снимаемого в пьезопластины 4 (знак изменения величины этого напряжения зависит от первоначальной установки пьезоэлементов и определяется условиями установления стоячей волны в воздухе на расстояниях, кратных половине-длины волны), а амплитуда сигнала с пьезопластины 6 остается неизменной.

Таким образом, на выходе сумматора 10 присутствует переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине измеряемого давления Р, далее это напряжение поступает через усилитель 13 с единичным коэффициентом передачи на выход устройства.

При влиянии на датчик дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры и влажности окружающей среды, ухода частоты генератора 9 от резонансной частоты пьезопластин, а также старения пьезокерамичес- ких элементов,происходит одновременное относительное изменение начальных уровней сигналов с пьезокерамических пластин 4 и 6, что компенсируется сумматором 10 По абсолютной величине компенсация происходит следующим образом.

Влияние дестабилизирую1цих факторов приводит к изменению абсолютной величины уровня переменного напряжения на выходе сумматора 10 при измерении давлений. Для компенсации это- того изменения сигнал пропорциональ0

5

0

5

0

5

ный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины 6 и через усилитель 11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя .13. Таким образом, компенсация погрешности измерения по абсолютной величине производится за счет изменения коэффициента передачи уси- лителя 13.

Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 13 пропорциональна измеренному давлению Р и не сит от влияния дестабилизирующих факторов.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления содержащее датчик давления, включающий полый цилиндрический корпус, на открытом торце которого установлена мембрана, и три идентичные пьезоэлектрические пластины, расположенные

во внутренней полости корпуса парал- лельно одна другой, причем первая пьезоэлектрическая пластина закреплена на мембране, вторая - на дне корпуса, а третья - на равном расстоянии между ними, и регистратор, о т- личающееся тем, что, с цель повышения точности за счет увеличени временной стабильности, оно снабжено генератором, сумматором, усилителем, выпрямителем и усилителем с регулируемым коэффициентом передачи, при этом выход генератора подключен к третьей пьезоэлектрической пластине, первая и вторая пьезоэлектрические пластины соединены с входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, с регулируемьвч коэффициентом передачи, к управляющему входу которого подключена вторая пьезоэлектрическая пластина через последовательно соединенные выпрямитель и усилитель,.а к его выходу подсоединен регистратор.