Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/08 

СО

С

Использование: датчик давления предназначен для измерения быстроперемен- ных давлений различного вида жидких и газообразных сред. Сущность изобретения: датчик давления состоит из корпуса 1 с выполненной с ним за одно целое мембраной 2, основания 3, между которыми зажат чувствительный элемент 4, состоящий из сило- передающего элемента 5 и чередующихся пьезоэлектрических дисков 6 с токосьемны- ми пластинами 7. Основание 3 и силопере- дающий элемент 5 выполнены из диэлектрического материала на основе керамики. На одной из сторон каждой токо- съемной пластины 7 выполнены плоские жесткие выводы 8, закрепленные под углом к плоскости пластины. Выводы 8 располагаются вдоль боковых граней чувствительного элемента 4, пропущены через отверстия основания 3 и соединены с помощью контактной колодки 9 и перемычек в единую измерительную цепь. 4 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к пьезоэлектрическим датчикам давления, и предназначено для измерения быстропере- менных давлений различного вида жидких и газообразных сред.

Известен пьезоэлектрический датчик давления типа ПДС-6000, содержащий корпус, основание и чувствительный элемент, выполненный в виде пакета из чередующихся пьезопластин и металлических дисковых контактов 1.

Известен пьезоэлектрический датчик давления, содержащий корпус и размещенный в нем пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде пакета пьезокристаллических пластин, соединенных с помощью металлических дисков и то- копроводов электрически параллельно.

Пьезопластины в датчике не имеют центральных отверстий, чем повышается чувствительность, а для обеспечения надежной работы в условиях воздействия механических нагрузок данные пластины развернуты относительно одна другой вокруг оси корпуса на угол, кратный 90° 2.

Недостатком известного датчика является невысокая надежность работы датчика в условиях воздействия механических факторов (ударов, вибрации и т.д.) высоких уровней. Это обусловлено тем, что данная конструкция не исключает полностью случайных радиальных смещений, как пьезоэлектрических, так и металлических дискоз, а также угловых перемещений последних, что может привести к коротким замыканиям между смежными металлическими дисками,

XI О

8

со

а в худшем случае и к разрушению чувствительного элемента.

Целью изобретения является повышение надежности работы пьезоэлектрического датчика давления.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, установленные в нем по одной оси мембрану, основание и расположенный между ними пакет пьезоэлектрических дисков с размещенными между ними токосъемными пластинами, пьезоэлектрические диски и токосъемные пластины выполнены в виде многогранников, а пакет набран в виде призмы, при этом каждая из токосьемных пластин снабжена жестким выводом, закрепленным под углом к пластине и размещенным на боковой грани призмы, а в основании выполнены отверстия, в каждом из которых расположен вывод, при этом на каждой грани призмы размещено не более одного вывода, а на внешней стороне основания выводы соединены между собой перемычками.

Датчик давления изображен на фиг.1-4. На фиг. 1 показана конструкция датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б; на фиг. Л - развертка боковой поверхности чувствительного элемента с нумерацией контактных выводов.

Датчик давления состоит из корпуса 1 с выполненной с ним за одно целое мембраной 2, основания 3, между которыми зажат чувствительный элемент 4, состоящий из си- лопередающего элемента 5 и чередующихся пьезоэлектрический дисков 6 с токосъемными пластинами 7. Основание 3 и силопередающий элемент 5 выполнены из диэлектрического материала на основе керамики. На одной из сторон каждой токо- сьемной пластины 7 выполнены плоские жесткие выводы 8, закрепленные под углом к плоскости пластины. Выводы располагаются вдоль боковых граней чувствительного элемента 4, пропущены через отверстия основания 3, с помощью контактной колодки 9 и перемычек 10 выводы 8 соединены на внешней стороне основания в определенной последовательности между собой, за счет чего создается единая измерительная цепь датчика. Токосъемные пластины 7 с плоскими жесткими выводами 8 в собранном чувствительном элементе 4 играют все вместе роль жесткого стакана, который фиксирует пьезодиски б в строго определенном положении, как относительно друг друга, так и относительно воспринимающей мембраны 2, Этим предотвращаются радиальные w угловые перемещения пьезодисков 6, замыкание между собой выводов токосъемников, повышается надежность работы датчика. Электрическое соединение пьезодисков 6 в единый измерительный модуль только за счет контактной колодки позволяет: во-первых, освободиться от паяных соединений в чувствительном элементе 4, во-вторых, проводить диагностику любого пьезодиска (при снятии колодки 9 с основания 3), а также легки коммутировать в любой последова0 тельности пьезодиски 6, исключая при необходимости часть из схемы измерения. При коммутации желательно, чтобы контактные перемычки 10 на контактной колодке 9 не пересекались одна с другой.

5Принцип действия датчика следующий.

При действии на приемную полость датчика измеряемого параметра, например, быстро- переменного давления, воспринимающая мембрана 2 передает деформацию через си0 лопередающий элемент 5 на пьезоэлектрический чувствительный элемент 4. Под действием деформации в указанном чувствительном элементе 4 возникают заряды, которые снимаются с токосьемных пластин

5 7 и через выводы 8 электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению, поступает на вход вторичной аппаратуры (например, усилитель заряда Девиз). Предложенная конструкция датчика

0 давления обеспечивает следующие технико-экономические преимущества: повышение надежности работы прибора, особенно, в условиях механических воздействий высоких уровней;

5 исключение использования клеевых способов сборки чувствительного элемента и паяных соединений пьезодисков между собой, что позволяет расширить температурный диапазон использования датчика в

0 область высоких температур (до 700- 800°С);

позволяет увеличить гарантийный ресурс работы датчика за счет обеспечения диагностирования целостности и работо5 способности, как всего чувствительного эле- мента, так и каждого пьезодиска в отдельности.

Формула изобретения Датчик давления, содержащий корпус,

0 установленные в нем по одной оси мембрану, основание и расположенный между ними пакет пьезоэлектрических дисков о размещенными между ними токосъемными пластинами, отличающийся тем, что,

5 с целью повышения надежности, в нем пьезоэлектрические диски и токосъемные пластины выполнены в виде многогранников, а пакет набран в виде призмы, при этом каждая из токосъемных пластин выполнена с жестким выводом, закрепленным под углом

ФМ.2

Si/дб

Ю

Vt/tJ