ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1972 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к области измерительной техники.

Известны пьезоэлектрические датчики давления, в которых для уменьшения восприимчивости к ускорениям используют два отдельных пьезоэлемента - основной, воспринимающий давление, и вспомогательный, дающий сигаал для компенсации помех от ускорений.

Известны также датчики с одним пьезозлементом, выполненным в виде цилиндра, надрезанного по диаметральной плоскости, в которых на один сегмент подается усилие от диафрагмы, воспринимающей давление, а второй, свободный сегмент, служит для компенсации помех от ускорений.

К недостаткам указанных датчиков относятся: несимметричное нагружение мембраны и, как следствие, - нелинейность характеристик и пониженная частота собственных колебаний, невысокие предельные верхние давления, сложность конструкции и большие pasiviepbi датчиков, недостаточно полная компенсация помех от виброускорений.

Для повыщения точности измерений и уменьшения восприи,1чив6сти к ускорениям и инерциоиности в предлагаемом датчике пьезоэлемент выполнен в виде цилиндра с металлизированными активными торцами, имеющего кольцевую проточку глубиной 0,5-0,8 высоты кристалла, расположенную на диаметре

Д (0,7+0,1) Д диаметра пьезоэлемента, причем давление через воспринимающий диск или стержень передается на центральную, цилиндрическую часть пьезоэлемента.

На чертеже показан описываемый датчик.

Пьезоэлемент I (например, из кварца J - среза или из пьезокерамики) кольцевой прорезью 2 разделен на внутреннюю цилиндрическую и внешнюю кольцевую части, имеющие примерно одинаковые площади поперечного сечения. На внутренней части установлен диск 3 в виде цилиндра или усеченного конуса из легкого материала (магниевый или бериллиевый сплав, фольгированный гетинакс) для передачи усилия от давления на пьезоэлемент. На кольцевой части пьезоэлемента укреплен инерциальный груз 4 (например, из вольфрама), имеющий по сравнению с диском 3 равную или несколько меньшую массу. С верхних обкладок цилиндрической и кольцевой частей пьезоэлемента сделаны выводы 5, 6. Нижней торцовой поверхностью пьезоэлемент приклеен к изолятору 7 (керамика, стекло). Компаунд 8 (эпоксидная смола) служит для крепления пьезоэлемента I на изоляторе 7 в корпусе 9 датчика. Экран - оплетку кабеля 10 соединяют с корпусом 9.

формированной. Полезный сигнал (от давления) снимается с выводов 5, 6. В то же время при действии ускорений в направлении оси датчика в центральной и кольцевой частях пьезокристалла возникают одинаковые картины напряженных состояний, благодаря чему суммарный выходной сигнал датчика при этом стремится к нулю. Под действием поперечных составляющих ускорений паразитных сигналов практически не возникает вследствие симметрии пьезокристалла относительно его продольной оси.

Кольцевую проточку в пьезокристалле выполняют на ультразвуковом станке или с помощью абразива и вращающейся трубки из мягкого металла (медь, латунь).

В процессе сборки датчики испытывают на вибростенде и сводят восприимчивость к ускорениям до минимума высверливанием излиш,.-,

ней массы диска 3. Образовавшееся отверстие заполняют вспенивающейся при затвердевавании смолой.

П ,р е д м е т и 3 о б р е т е н и я

Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий размещенный в корпусе пьезоэлемент, выполненный в виде одиночного цилиндрического пьезокристалла и сигнальные выводы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения восприимчивости к ускорениям и инерционности, цилиндрический пьезоэлемент разделен кольцевой прорезью,

глубиной равной 0,5-f-0,8 высоты цилиндра, на внутреннюю цилиндрическую и внешнюю кольцевую части равной площади, причем на внутренней части установлен воспринимающий давление диск.

-8