Датчик давления Советский патент 1976 года по МПК G01L9/12 

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ и не могут быть использованы в целях автоматики дистанционно ввиду увеличения входной емкости с увеличением длины кабеля. Целью изобретения является повышение чувствитепьности в рабочем диапазоне частот и снижение шумов. Для этого в датчик давления введены последовательно соединенные акустический в будитель, акустически связанный с мембраной, задающий генератор и синхронный дете тор, подключенный к индикаторному приводу усипителю, настроенному на частоту возбуж дения мембраны. Кроме того, с цепью обеспечения линейной зависимости выходного напряжения от измеряемого давления эпектретная мембран поляризована разнополярно областями в виде концентрических колец. На фиг. 1 приведена схема датчика, на фиг. 2 - характеристика выходных напряжеНИИ датчика в зависимости от измеряемого давления, на фиг. 3 - схема размещения за рядов на мембране датчика, на фиг. 4 - вы ходная характеристика датчика. Датчик давления содержит два металпических цилиндра 1 и 2, между которыми с уплотнением зажаты предварительно нат5 нутая мембрана 3, изготовленная из полимерной пленки, металлизированной с внеш- ней стороны и гальванически соединенной с корпусом датчика. В камере опорного дав лени52 PQ установпян противоэлектрод 4, с которого снимается электрический выходной сигнал. Внешняя камера с давлением 7 содержит малогабаритный возбудитель 5 акустнческой волны постоянной амплитуды, пи таемый от генератора 6. В состав схемы прибора входят также резонансный усилител 7, синхронный детектор 8 и индикаторный прибор 9. Мембрана 3 как чувствительный элемент выполняется из вязкоупругого материала - полимера (например полиэтилентерефталата или поликарбоната который одновременно может служить источником постоянного элек трического поля после предварительной его поляризации (электретом). При возбуждении колебаний мембраны 3 звуковыми волнами от возбудителя о на противоэлектроде 4 будет наводиться электр ческий сигнал, который усиливается усилителем 7, затем детектируется синхронным детектором 8 и регистрируется индикаторным прибором 9. Если давление во внешней камере бол то выбрируюшая мем ше, чем опорное Р... , брана 3 отклонится к электроду 4 и динамическая емкость системы мембрана. 3 электрод 4 увеличится. При уменьшении давления Р по отношению Pj мембрана 3 отиклонится от электрода 4, вместе с тем умерьшится и амплитуда выходного сигнала (см. фиг. 2, кривые 10 и 11). При измерении статического давления, ио величине большего максимального значения амплитуды переменного, зазор мембрана 3 .. яротивоэпектрод 4 обычно увеличивают и соотношение максимального прогиба мембра- ны 3 к установленному зазору достигает 0,35 - 0,5. При этом выходная характеристика (см. фиг. 2, кривая 11) становится нелинейной на рабочем участке от О до +ДР. Для получения линейной выходной характеристики (см. фиг. 4, кривая 12) мембрана 3 поляризуется разнопопярно областями в виде концентрических колец с соотношением радиусов R : : 1:1,8:2,6 (см. . 3). На входном сопротивлении IRg селективного усилителя 7 развивается падение напряжения и (см. фиг. 4, кривая 12) при протекании суммарного тока, наводимого отрицательным поверхностным зарядом (см. фиг. 4, кривая 13) и положительным поверхностным зарядом мембраны 3 (см. фиг. 4, кривая 14), пропорциональное величине измеряемого давления Р Сферу применения датчика также увеличивает широкий диапазон рабочих давлений, получаемый за счет использования сменных мембран 3 и различных опорных давлений. Формула изобретения 1.Датчик давления, содержащий корпус, внутри которого расположена емкостная система, состоящая из металлизированной элек- третной мембраны и противоэлектрода, соединенных с усилителем, и индикаторный прибор, отличающийся тем, что, с цепью повышения чувствительности в рабочем диапазоне частот и снижения шумов, в него введены последовательно соединенные акустический возбудитель, акустически связанный с мембраной, задающий генератор и синхронный детектор, подключенный к индикаторному прибору и усилителю, настроенному на частоту возбуждения мембраны. 2.Датчик по п. 1,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что электретная мембрана поляризована разнополярными областями в виде концентрических колец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Блинов Л. П. и др. Акустические измерения, М., 1971, с. 25,26, фиг. 2О.

2.SessEer &.м-and west J-t-.Toie Itectret Micfophones/The Joupnae AcousticaE Society of A-mepicot

1966,V-40, № 6, 1433-1440 (прототип).

Ugbixl

I

Ш -200 0

KD

ивы)2

Ю

600 500 i+00 300 200 WO

L

2QQ i-up,na Риг. 2

Уиг.З

6б/Х

MB 300

200 WO

10 S 200 300 00 up, Па

-700

-zss

-т

Vvi.4