Устройство для измерения давления Советский патент 1990 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления в акустических полях.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет непрерывной компенсации изменений чувствительности пьезоэлемента.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения давления; на фиг. 2 - график размещения полосы рабочих частот и частоты пилот-сигнала.

Устройство для измерения давле- ния содержит пьезоэлемент 1 с основным 2 и контрольным 3 электродами, генератор 4 пилот-сигнала, усилитель 5 с ручной регулировкой усиления, усилитель 6 с автоматической регули- ровкой усиления, детектор-интегратор 7, блок 8 частотного разделения сигналов и полосовой фильтр 9о

Устройство работает следующим образом.

Пилот-сигнал с генератора 4 подается на контрольный электрод 3 и механически возбуждает пьезоэлемент 1. Частота и амплитуда пилот-сигнала на выходе генератора 4 неизменны. Ампли туда пилот-сигнала на основном электроде 2 пьезоэлемента 1 зависит от физических свойств пьезоматериала, в частности от пьезомодуля. При уменьшении пьезомодуля в процессе эксплуатации амплитуда пилот-сигнала на основном электроде 2 пьезоэлемента 1 уменьшается. Пилот-сигнал проходит через усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления, блок 8 частот- ного разделения сигналов и полосовой фильтр 9 на вход детектора-интегратора 7, который формирует на своем выходе уровень электрического потенциала, пропорциональный амплитуде пилот- сигнала. Этот потенциал через усилитель 5 поступает на управляющий вход усилителя 6 с автоматической регули- ровкой усиления.

I

Частота пилот-сигнала выбрана вне

полосы рябочих частот измеряемого акустического давления (фиг. 2). Измеряемые сигналы пульсаций давления воздействуют на пьезоэлемент 1 и не

зависимо от пилот-сигнала наводят на основном электроде 2 электрический заряд, потенциал которого подается на вход усилителя 6, и через блок

g

$ 0

5

Q

5

Q 5

0

5

частотного разлеления сигналов 8 поступает на выход устройства.

Работу устройства обеспечивает линейность преобразования, характерная для пьезоэффекта. При этом отсутствует какое-либо искажение рабочих сигналов на выходе устройства из-за действия пилот-сигнала.

На фиг. 2 поясняется разделение сигналов по частоте. При этом &f f 2.- f - полоса рабочих частот; fr- частота пило т-сиг нала; f 4 f з полоса пропускания полосового фильтра; йЈ« f s- f - полоса пропускания усилителя.

Частоту пилот-сигнала допустимо выбирать и в области fr f si однако в этом случае необходимо обеспечить стабильность амплитудно-частотной характеристики усилителя на границах полосы пропускания.

Усилитель 5 может быть выполнен в виде нелинейного функционального преобразователя, что позволяет компенсировать изменение чувствительности пьезоэлемента 1 в широком диапазоне изменений его пьезомодуля в процессе эксплуатации (вызываемых старением, частичной деполяризацией, воздействием температуры, статических / давлений измеряемой среды и т.п.).

Таким образом, благодаря использованию в устройстве автоматической регулировки усиления с управлением по амплитуде пилот-сигнала, возбуждаемого на контрольном электроде пьезоэлемента, устраняется погрешность от изменений чувствительности пьезоэлемента и повышается точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с основным электродом, генератор, усилитель с автоматической регулировкой усиления, усилитель с ручной регулировкой усиления и детектор-интегратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет , непрерывной компенсации изменений чувствительности пьезоэлемента, оно снабжено блоком частотного разделения сигналов, а пьезоэлемент в нем выполнен с дополнительным контрольным электродом, причем выход генератора соединен с контрольным электродом

пьезоэлемента, основной электрод которого через усилитель с автоматической регулировкой усиления подключен к входу блока частотного разделения сигналов, первый выход которого является выходом устройства для измерения давления, а второй связан с входом детектора-интегратора, выход которого через усилитель с ручной регулировкой усиления связан с управляющим входом усилителя с автоматической регулировкой усиления.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений акустического давления за счет непрерывной компенсации изменений чувствительности пьезоэлемента. Для этого, наряду с пьезоэлементом 1 с основным электродом 2, генератором 4, усилителями с автоматической 6 и ручной 5 регулировками усиления и детектором-интегратором 7, устройство для измерения давления содержит блок частотного разделения сигналов 8 и полосовой фильтр 9, а пьезоэлемент 1 снабжен дополнительным контрольным электродом 3. Генератор 4 формирует пилот-сигнал, который выделяется с основного электрода 2 пьезоэлемента 1 и по амплитуде которого регулируется коэффициент усиления усилителя 6. Таким образом, изменение чувствительности пьезоэлемента 1, вызываемое старением, частичной деполяризацией и т.п., компенсируется, чем повышается точность измерений. 2 ил.

А АО Ч 1

0.7

/

h /зЛ Фиг. 2

Js