Устройство для измерения давления Советский патент 1988 года по МПК G01L9/08 

(21)4135777/24-10

(22)16.10.86

(46) 07.10.88. Бкш. № 37

(71)Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова

(72)П.И.Госьков, А.П.Ситников и А.П.Лежнев

(53) 531.787(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 901864, кл. G 01 L 9/08, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1045023, кл. G 01 L 9/08, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к силоиз- мёрительной технике и позволяет повысить точность измерений давления и механических усилий за счет снижения взаимовлияния дифференциальных областей пьезоэлемента/ в процессе их последовательного возбуждения. Для этого в устройстве для измерения давления, содержащем пьезоэлемент 1 с первой 2 и второй 3 дифференциальными обкладками на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор 6, подключенный через первый 4 и второй 5 коммутаторы к первой и второй дифференциальным обкладкам соответственно, схему 9 управления, содержащую последовательно соединенные генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11 импульсов, распределитель 12 импульсов и схему 15 обработки с индикатором 16, первая и вторая дифференциальные обкладки пьезоэлемента 1 соединены с его общей обкладкой через третий 7 и четвертый 8 коммутаторы соответственно. Управлякщие входы коммутаторов 7 и 8 подключены соответственно к второму 14 и первому 13 выходам схемы 9 управления. Схема 15 обработки выполнена в виде ля отношения частот. Новым в устройстве является электрическое демпфирование невозбуждаемой области пьезоэлемента 1 путем подключения дифференциальной обкладки этой области -к общей обкладке пьезоэлемента в момент возбуждения другой области, а

(

Q

также измерение отлошения резонансных частот дифференциальных областей пьезоэлемента с помощью измерителя 15, что снижает воздействие основных

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может быть использовано для измерения давления и механических усилий.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет снижения взаимовлияния дифференциальных областей пьезоэлемента в процессе их последов ателы4о го возбузкдения,

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит пьезоэлемент 1 с первой 2 и второй 3 дифференциальными обкладкамиJ первый 4 и второй 5 коммутаторы, возбуждающий гене- patop 65 третий 7 и четвертый 8 ком- мутаторЫэ схему 9 управленияj состоящую из последовательно соединенных генератора 10 тактовых импульсов, счетчика 11 импульсов и распределителя 12 импульсов, выходы 13 и 14 которого являются выходами схемы 9 управления, а также последовательно соединенные измеритель 15 отношения частот и индикатор 16„ Первая 2 и вторая 3 дифференциальные обкладки пьезоэлемента 1 подключены соответственно через первый 4 и второй 5 коммутаторы к возб ждающему генератору 6, а через третий 7 и четвертый 8 коммутаторы соответственно к общей обкладке пьезоэлемента 1. Первый выход 13 схемы 9 управления соединен с управ- лянлдими входами первого 4 и четвертого 8 коммутаторов и с первым управляющим входом измерителя 15 отношения частот, а второй выход схемы 9 управления соединен с управляющими входами второго 5 и третьего 7 коммутаторов. Второй управляю1ций вход, измерителя 15 отношения частот.подключен к выходу генератора 10 тактовых импульсов схемы 9 управления, а вход измерителя 15 отношения частот подключен к выходу возбуждающего генератора 6.

дестабилизирующих факторов - таких, как старение пьезокерамики и влияние температуры, и повышает точность измерений. 1 ил.

5

0

5

0

5

0

5

Устройство работает следукя1им образом.

Схема 9 управления формирует сигналы для управления измерителем 15 отношения частот, а также крмм тато- рами 4, 5 и 7, 8. Первый 4 и второй 5 коммутаторы поочередно подключают дифференциалыше обкладки 2 и 3 пьезоэлемента 1 к возбуждающему генератору 6, осуществляя последовательное возбуждение дифференциальных областей пьезоэлемента 1. Невозбуждаемая область при этом демпфируется с помощью коммутаторов 7 и 8. Резонансная частота возбуждаемой области с выхода возбуждающего генератора 6 поступает на вход измерителя 15, который вычисляет отношение резонансных частот двух областей пьезоэлемента 1 и выдает результат на индикатор 16. При отсутствии измеряемого давления на пьезоэлемент 1 резонансные частоты каждой дифференциальной . области равны резонансной частоте ненагруженного пьезоэлемента. Под действием измеряемого давления резонансные частоты дифферен1Ц1альных областей смещаются асинхронно относи- тельно резонансной частоты ненагруженного пьезозлемента 1, в результате чего выходной сигнал изменяется пропорционально изменению измеряемого давления.

Благодаря тому, что выходной сигнал в виде отношения резонансных частот двух дифференциальных областей пьезоэлемента менее подвержен воздействию основных дестабилизирующих факторов (таких, как старение пьезокерамики и влияние температуры), а также благодаря снижению взаимовлияния дифференциальных областей пьезоэлемента в процессе их последовательного возбуждения за счет электрического демпфирования невозбулдаемой области, что исключает появление П

разитных сигналов на невозбуждаемой обкладке, повьппается точность измерений давления.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления содержащее пьезоэлемент с первой и второй дифференциальными обкладками на одном металлизированном торце, возбуждагацкй генератор, подключенный через первый и второй коммутаторы к первой и второй дифференциальным обкладкам, соответственно, схему управ- 15 ДОм возбужданщего генератора, ее управляющие входы соединены соответственно с выходом генератора тактовых сов, счетчик импульсов и распределитель импульсов, а также схему обраления, содержащую последовательно со единенные генератор тактовых импуль-.

импульсов и с одним из выходов распределителя импульсов, а управляющие

ботки с индикатором, причем управляю- 20 входы третьего и четвертого коммутащие входы первого и второго коммутаторов подключены соответственно, к первому и второму выходам схемы управления,- отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения взаимовлияния дифференциальных областей пьезоэлемента в процессе их последовательного возбуждения, первая и вторая дифференциальные обкладки пье- зозлемента соединены с его общей обкладкой через третий и четвертый коммутаторы соответственно, а схема обработки выполнена в виде измерителя отношения частот, причем сигнальный вхбд схемы обработки соединен с выхоДОм возбужданщего генератора, ее управляющие входы соединены соответственно с выходом генератора тактовых

импульсов и с одним из выходов распределителя импульсов, а управляющие

торов подключены к второму и первому выходам распределителя импульсов соответственно.