ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК B06B1/06 

1

Изобретение относится к области из,мерителыиой техники и может быть использовано для измерения иульсадий давления в диапазоне инфразеуковых и звуковых частот в газообразных и жидких средах при повышениых уровнях вибрации, например для измерения пульсаций давления в турбулентных потоках жидкости или газа.

Известные , пьезогкерамические пульсадий давления, содержащие корпус, пьезоэлемент и чувствительный элемент, и-меют ограниченные -воЗМожиости для умвньшен:ия чувствительной поверхности, узкий частотный диа1пазон, малую собственную ёмкость и повышенную чувствительность к вибрации.

Данный датчик отличается от известных тем, что у него пьезоэлемент еьтолиел в виде тонкоСтеншой пьезокерамической трубки, поляризованной по толщине и закреплённой с обоих .концов ,в корпусе, а чувствительный элемент выпол нен в виде стойки малото диаметра и раоноложен в отверстии IB «орлусс датчика, ось которого нормальна к осн ньсзоэлемешта.

Указанные отличия поз1воляют уменьщить размер чувствительной поверхности, расщирить частотный диапазон, повысить собственную ёмкость и снизить вибрационную чувствительность датчика.

ПриНЦИ|Пиаль1ная схема предлагаемого датчика давления нредставлеиа на чертеже, где 1 - корнус датчика; 2 - пьезоэлемент, выполненный IB В1::де Трубки ИЗ -иьезо.кералшческого материала; 3 - стойка, на торец которой воздействуют измеряемые пульсации давления: 4 - оилетка кабеля; 5-кабель для снятия сит-налов с пьсзоэлемента; 6 - проводник центрально жилы кабеля; 7 - место соед нения иосеробренной -внепшей поверхности ньезотрубкн оплетки кабеля с кориусом датчика (naiiKa); 8 - герметизирующее иаполнение; 9 - демпфирующее иаиолшение.

В качестве ч зствительного элемента в нредлагаемом датчике применеиа поляризованная по толии не трубка 2 из льезокерамики. Трубка закрепляется обоими концами в корнусе / датчика. Фиксация трубк в корпусе осуществляется прилаисан;ием пэссребрённой виеи1ней новерхности пьезотр бки к корпусу . Одновремеиио к зиешией поверхности одного из концов трубки ирииаивается оплетка 4 кабеля 5. Тем самы. наряду с фиксацней пьезотрубки в корпусе датчика ос чцествляется электрический контакт межд датчика, внещним покрытиСМ пьезогр бки и отёткой кабеля. Дополнительно к найкс концы пьезотрубк прикрепляют к корпусу / датчика с иомощью клея, в качестве которого может быть применен, иапример эпоксидный клеГ1.

Контакт цантральнон жилы кзбеля с внутренней посеребрённой новерхяюстью льезотрубкн 2 осуществляется лутем свободного прижнма согнутой в внде лружнны центральной жилы 6 кабеля 5.

Для передачи воздействия измеряемых пульсаций давления на пьезоэлемент датчика к льезотрубке 2 прикрепляется стойка 5 из тонкой проволоки, кояец которой входит в отверстие корпуса датчика /. Колебания давления воздействуют на торец стой|ки 3 и через неё передаются на пьезотрубку 2. Диаметр стойки 3, который .может быть сделай очень малым, о-преаеляет размер чувствительной поверхности датчИКа.

Герметизация конструкции и одиовременно жёсткая фиксация её частей осуществляется путем заполнения внутреннего пространства полости герметизирующИМ наполнением 8. В качестве наполнения, например, может быть применен эпоксидшый клей с добавлением пластификатора.

В связи с незначительной собственной массой пьезоэлемента и жесткиМ его закреплением система обладает слабой виброчувствительпостью в осевом направлении.

Для улучшения внброзащищенности датчика в поперечном :к оси пьезотрубки направлении пространство меяаду поверхностью пьезотрубки и в:нутренней стенкой корпуса датчижа заполняется демпфирующим покрытием 9, в ка1честве которого, например, может быть применен герметик.

Датчик работает следующим образом.

Поступающие колебания давления воздействуют на торец стойки 5 и через неё на пьезоэлемент 2. Образующиеся при этол в результате (пьезоэффекта заряды на внешней и внутренней поверхности пьезотрубки снимаются кабелем 5 и подаются в цепи усиления.

Предмет изобретения

Пьезокерамический датчик пульсаций давления, содержащий корпус, пьезоэлемант и чувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размера чувствительной поверхности, расширения частотного диапазона, повышения собственной емкости и снижения вибрационной чувствительности, в нем пьезоэлемент выполнен в виде тонкостенной пьезокерамической трубки, поляризованной по толщине и закреплённой с обоих концов в корпусе, а чувствительный элемент выполнен в виде стой.ки мало1го диаметра и расположен в отверстии в корпусе датчика, ось которого нормальна к оси пьезоэлемента.