Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения быстропе- ременных давлений жидкостей и газов.

Известен пьезоэлектрический датчик давлений типа ПДС-6000, содержащий корпус, мембрану, основание и чувствительный элемент, выполненный в виде пакета отдельных пьезопластин.

Недостатком указанного датчика является большая чувствительность к вибрациям из-за отсутствия в данной конструкции элементов виброкомпенсации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический датчик быстропеременных давлений, содержащий корпус с мембраной, основанием и зажатый между мембраной и основанием чувствительный элемент, состоящий из пакета наборов рабочих и компенсирующих пьезопластин, включенных встречно, и виброгруза, размещенного между ними.

Недостатком известного датчика является сравнительно невысокая чувствительность из-за того, что часть полезного сигнала с рабочего набора пьезопластин гасится компенсирующим набором пьезопластин.

Целью изобретения является увеличение чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик давления, содержащий корпус, с одной стороны которого закреплена мембрана, а с другой - основание, рабочий и компенсационный пьезоэлементы и виброгруз, установленные между мембраной и основанием по оси симметрии, при этом компенсационный пьезозлемент размещен на основании, а виброгруз расположен между рабочим и компенсационным пьезоэлектрическими элементами, введен опорный шток, один конец которого снабжен диском, при этом в виброгрузе и компенсационном пьезоэлектрическом элементе выполнены осевые отверстия, в которых размещен опорный шток, причем диск расположен между рабочим пьезоэлектрическим элементом и виброгрузом, а другой конец опорного штока жестко закреплен на основании.

Повышение чувствительности достигается за счет исключения отрицательного влияния компенсирующего набора пьезопластин на рабочий при воздействии измеряемого давления. Это происходит из-за того, что жесткая головная часть опорного штока практически исключает передачу воздействия измеряемого давления на компенсирующую часть чувствительного элемента.

На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик давления.

Датчик давления состоит из корпуса 1 с мембраной 2, основания 3, рабочего пьезоэлемента 5 и компенсирующего пьезоэле- мента б, виброгруза 7 и опорного штока 8.

Диск 9 служит опорой рабочего пьезоэ- лемента 5. Шток 8 жестко закреплен в основании 3 посредством резьбы и сварки 10.

0 Датчик работает следующим образом.

Измеряемое давление воздействует на мембрану 2, которая передает усилие на рабочий пьезоэлемент 5, Компенсирующий пьезоэлемент 6 защищен от воздействия из5 меряемого давления диском 9 опорного штока 8, жестко закрепленного в основании 3 посредством резьбы и сварки 10. В рабочем пьезоэлементе 5 под воздействием измеряемого давления возникает элек0 трический заряд, пропорциональный приложенному усилию. Величина заряда через электрические цепи датчика регистрируется электроизмерительным прибором. Условием исключения влияния компен5 сирующего элемента 6 на рабочий пьезоэлемент 5 при воздействии измеряемого давления является наличие жестко закрепленного в основании 3 опорного штока 8. Диск 9 должен быть жестким.

0 При воздействии вибрации как в рабочем, так и в компенсирующем пьезоэлемен- тах возникают электрические заряды, по величине прямо пропорциональные ускорению и приведенной массе. Равенство приведенных

5 масс рабочей и компенсирующей частей чувствительного элемента является условием равенства их выходных сигналов от вибрации, что достигается варьированием массы виброгруза 7. Так как рабочий и ком0 пенсирующий пьезоэлементы включены встречно, их сигналы в процессе работы компенсируются.

Использование предлагаемой конструкции позволяет повысить чувствитель5 ность датчика давления по сравнению с известным на величину чувствительности компенсирующего элемента практически без увеличения габаритов приемной части датчика.

0

Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус, с одной стороны которого закреплена мембрана, а с другой - основание, рабочий и

5 компенсационный пьезоэлектрические элементы и виброгруз, установленные между мембраной и основанием по оси симметрии, при этом компенсационный пьезоэлемент размещен на основании, а виброгруз расположен между рабочим и компенсационным

пьезоэлектрическими элементами, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него введен опорный шток, один конец которого снабжен диском, при этом в виброгрузе и компенсационном пьезоэлектрическом элементе выполнены

осевые отверстия, в которых размещен опорный шток, причем диск расположен между рабочим пьезоэлектрическим элементом и виброгрузом, а другой конец опорного штока жестко закреплен на основании.

Использование: датчик давления для измерения быстропеременных давлений жидкостей и газов в контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: в корпусе 1 датчика давления с одной стороны закреплена мембрана 2, с другой - основание 3. Между мембраной 2 и основанием 3 по оси симметрии установлены рабочий 5 и компенсационный 6 пьезоэлементы и виброгруз 7. Компенсационный пьезоэлемент 6 размещен на основании 3. Виброгруз 7 расположен между рабочим 5 и компенсационным 6 пьезоэлементами. В виброгрузе 7 и компенсационном пьезоэлементе 6 выполнены осевые отверстия, в которых размещены опорный шток 8. Один конец опорного штока 8 снабжен диском 9, другой конец жестко закреплен на основании. Диск 9 расположен между рабочим пьезоэлементом 5 и виброгрузом 7. 1 ил. Р ел С ч VI 4 СЛ СО о ii-з