Способ определения давления Советский патент 1975 года по МПК G01L9/08 G01L19/08 

1

Изобретение относится к области измерения нестационарных давлений.

Известен способ измерения давления с помощью пьезоэлектрических датчиков, в которых для уменьшения влияния ускорений сравнивают сигналы с двух отдельных пьезодатчиков- рабочего, воспринимающего давление, и компенсационного, выдающего сигнал для компенсации помех от ускорений.

Недостатками такого способа является невозможность компенсации влияния ускорений при изменении давления с высокой частотой вследствие конечных размеров пьезоэлементов, наложение сдвинутых по фазе сигналов от пьезоэлементов основного и компенсационного пьезодатчиков при действии давления вследствие конечной скорости распространения волн напряжений по обоим кристаллам, а также недостаточно полная компенсация помех от поперечных ускорений.

С целью исключения погрешностей от ускорений при измерении давлений в широком диапазоне частот предложен способ, по которому сравнивают интервал времени между моментами появления сигналов па обоих датчиках с предварительно определенным полупериодом колебаний упругого стержня.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Нри использовании предлагаемого способа

одновременно регистрируют сигналы с двух разделенных упругим стержнем и представляющих последовательную механическую систему пьезодатчиков. Первый пьезодатчик является входом в систему по давлению и выходом по ускорениям, а второй - наоборот. Таким образом, оба сигнала в общем случае представляют собой суммарное воздействие и давления и помех от ускорений на систему.

Для выделения сигнала от помех используют принцип суперпозиции для линейных систем и очевидное условие отражения от поверхности, воспринимающей давление. Так как параметры системы (скорость звука, размеры, плотность и т. д.) известны, то по экспериментально полученному интервалу времени между сигналами, который (без учета распространения волн напряжений по пьезоэлементам) равен полупериоду колебаний упругого тела,

при действии либо давления либо помех находят моменты наложения сигналов и от давления и от помех друг на друга и тем самым определяют начальные участки обоих сигналов в чистом виде и, следовательно, начальный участок искомого давления. Сравнивая полученное давление с сигналом второго пьезодатчика в соответствующие моменты времени, находят помехи в последующие моменты. Помехи вычитают из сигнала с первого пьезодатчика и, таким образом, получают

3

давление на следующих интервалах. При обработке зарегистрированных сигналов с определенного момента времени учитывают и отражение помех от воспринимающей давление поверхности и рассматривают его как отдельный источник волн напряжений.

Пусть зарегистрированными сигналами с пьезодатчиков 1 и 2, разделенных упругим стержнем 3, являются кривые 4 и 5 соответственно, а интервал времени между сигналами равен нулю (ось времени направлена вниз). На t-x диаграмме 6 проводят линии, по которым распространяются волны напряжений, и находят моменты наложения сигналов и от давления 7 и от помех 8. Следовательно, начальными участками обоих сигналов будут отрезки 9-10 и 11 -12. С учетом электрода 13 начальным участком искомого давления 14 будет отрезок 15-16. Далее сравнивают полученное давление на отрезке 15-16 с сигналом второго пьезоэлемента на отрезке 12-

17 И находят помехи на этом отрезке. Помехи, например, на отрезке 11 - 12 вычитают нз сигнала с первого пьезодатчика на отрезке 8-18, но одновременно с момента 19 учитывают и отражение этих помех от воспринимающей давление поверхности. В итоге получают давление на отрезке 16-20 и т. д.

Предмет изобретения

Способ определения давления сравнением сигналов рабочего и компенсационного ньезодатчиков, разделенных упругим стержнем, отличающийся тем, что, с целью исключения погрещностей от ускорений при измерении давлений в широком диапазоне частот, сравнивают интервал времени между моментами появления сигналов на обоих датчиках с предварительно определенным полупериодом колебаний упругого стержня.

РМ

15

J ,/ J