Пьезоэлектрический преобразователь давления Советский патент 1990 года по МПК G01L11/00 G01L9/08 

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерениях давления.

Цель изобретения - упрощение процесса тарировки.

На фиг.1 показана структурная схема преобразователя давления; на фиг.2 и 3 - варианты нагружения его измеряемым давлением.

Преобразователь состоит из держателей 1 и 2 и размещенного между ними пьезоэлектрического резонатора 3, который подключен к генератору 4 колебаний, выход которого через измеритель 5 частоты соединен с первым входом вычислителя 6, второй вхо которого соединен с первым выходом блока 7 управления, второй выход которого подключен к управляющему вход источника 8 эталонного тока, силовой выход которого подключен к соленоиду 9, размещенному снаружи резонатора 3 с держателями 1 и 2.

Возможны два варианта расположени преобразователя в рабочей среде 10. В первом варианте (фиг.2) преобразователь погружается в рабочую среду полностью, так что измеряемое давление прикладывае.тся к резонатору как в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний, так и в плоскости, параллельной последней, посредством держателей 1 и 2, Во втором варианте (фиг.З) давление прикладывается толь ко непосредственно к резонатору в плоскости, перпендикулярной колебаниям. Дпя этого преобразователь помещают посредством уплотнений 11 в измерительную камеру.

Преобразователь работает следующим образом.

В режиме измерения при отсутствии давления кварцевый резонатор 3 совершает колебания по толщине на своей резонансной частоте. Эта частота регистрируется измерителем 5 частоты и вычислителем 6. При наличиии определяемого давления пьезоэлектрический резонатор 3 испытывает всестороннее сжатие в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний, и изменяет свою частоту пропорционально определяемому давлению согласно зависимости

„ -( К-Р..

.,Р в -MSM где fp - показания тоты;

0

5

0

5

0

fp - собственная резонансная

К ИЗЛ1

частота кварцевого резонатора 1;

чувствительность преобразователя к давлению в плоскости перпендикулярной плоскости колебаний; „... определяемое давление. По измеренному измерителем 5 частоты значению fp вычислитель 6.рассчитывает искомую величину Р , используя заложенные в его памят значения коэффициента К и начальной частоты .

Держатели 1 и 2 предохраняют активную зону пьезоэлектрического резонатора от попадания на нее рабочей среды, давление которой измеряется. I

Выражение (1) справедливо, если торцовые поверхности держателей изолированы от рабочей среды (фиг.2). |.В случае же если торцы держателей 1 и 2 также погружены в рабочую среду (фиг.З), то коэффициент К в формуле (1) является суммарной чувствительностью кварцевого резонатора к сжатию как в плоскости колебаний К , так и в перпендикулярной ей К и может быть представлен в виде

К 1 - К .

(2)

3J а выражение (1) принимает вид

+ (К,,+К)Р

и ЗЛА

(3)

Соединение держателей 1 и 2 с резонатором может быть произведено любым способом, обеспечивающим герметичность соединения, например путем приклеивания.

В режиме тарировки, при отсутствии измеряемого давления, блок 7 управления последовательно задает различные значения тока от источника 8 эталонного тока в соленоиде 9. Это вызывает изменения частоты пьезо- резонатора 3 в соответствии с вьфаже- нием

PC

f.;

.,,

где Pj - давление, создаваемое держателями 1 и 2, приклеенными к резонатору 3 на площади S и сжимаемыми

под действием электромагнитного поля соленоида 9.

Частоты колебаний пьезоэлектрического резонатора после каждого измерения посредством генератора колебаний .4 и измерителя 5 частоты фиксируются в вычислителе 6.

После проведения i-ro числа измерений вычислитель 6 определяет значение fpg и коэффициента чувствительности К в различных точках характеристик. При отличии полученных значений от заданных вычислитель 6 вводит соответствующие поправки к хранящимся в памяти величинам. Величина поправки к коэффициенту чувствительности К принимается равной в относительном выражении поправке К, .

Формула изобретение

Пьезоэлектрический преобразователь давления, содержащий пьезоэлектрический резонатор, закрепленный между двумя держателями и включенный

в цепь автогенератора, выход которого соединен с измерителем частоты, от-личающийся тем, что, с целью упрощения процесса тарировки, в него дополнительно введены соленоид, источник эталонного тока, программатор и микропроцессор, при этом держа:тел11 вьшолнены из магнитомягкод го материала, прикреплены к резонатору по его периферии в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний резонатора, и установлены внутри соленоида так, что пьезорезонатор размещен соосно с соленоидом в его се- р,едине, причем в каждом держателе вьшолнена внутренняя полость, охватывающая активную зону пьезорезона- тора, при этом первьй вход микропроцессора подключен к выходу измерителя частоты, а второй - к первому выходу программатора, второй выход которого соединен с входом источника эталонного тока, выход которого под5 ключен к соленоиду.

5

0

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в устройствах для измерения давления и позволяет упростить процесс тарировки. Пьезоэлектрический преобразователь давления содержит пьезоэлектрический резонатор 3, который подключен к генератору 4 колебаний, выход которого через измеритель 5 частоты соединен с первым входом вычислителя 6. В памяти вычислителя 6 хранятся коэффициенты, по которым он производит преобразование изменения частоты резонатора 3 в числовой код. Ко второму входу вычислителя 6 подключен первый выход блока 7 управления, а второй его выход подключен к управляющему входу источника эталонного тока, подключенного к соленоиду 9, во внутренней полости которого установлен пьезоэлектрический резонатор 3 с держателями 1 и 2, выполненными из магнитомягкого материала. По командам блока 7 управления источник 8 эталонного тока создает в соленоиде 9 ток строго определенной величины, в результате посредством держателей 1 и 2 на пьезоэлектрический резонатор создается тарировочное давление, а вычислитель по командам от блока 7 управления производит корректировку тарировочных коэффициентов. 1 ил.

Фиг. 2

Фиг.З