Датчик давления Советский патент 1980 года по МПК G01L9/12 

(54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к устройствам регистрации, контроля, а также дистанциониой передачи пневмосигналов. По основному авт.св. №538254 известен датчик давления, используемый в качестве прецизионного измерительного преобразователя пневмосиг налов и малых величин статического давления. Датчик содержит корпус, внутри которого расположена емкостн система, состоящая из металлизированной мембраны и противоэлектрода, В -корпусе датчика размещен акустический возбудитель, подключенный к генератору и через синхронный детектор к индикаторному прибору. Сиг нал снимается с противоэлектрода, подключенногЬ через усилитель к син тройному детектору flj . Такой датчик имьзетпостоянную выходную характеристику, что ограни чивает диапазон измеряемого давлени и чувствительности. Применение датчика для работы в различных диапазонах давлений ДР значительно за;Трудняется в связи с необходимостью смены эл&ктретных мембран с различн ми механическими свойствами. Датчик нельзя использовать в качестве регулирующего элемента в пневмоавтоматике. Все это ограничивает функциональные возможности датчика при его практическом применении. Цель изобретения - обеспечение регулирования выходной характеристики и чувствительности датчика посредством введения управляющего давления, что расширяет его функциональные возможности. Это достигается тем, что перед акустическим возбудителем введена переизлучающая звуковую волну от акустического возбудителя гибкая мембрана, причем камера, образуемая между электретной мембраной и переизлучателем, является опорной, а управляющее давление подается в полость за переизлучающей мембраной. На фйг.1 представлен один из вариантов выполнения датчика давления; на фиг. 2 - график зависимости относительного изменения Ap/A с1мплитуды акустического сигнала переизлучакицей мембраны от величины уп.равляющего давления д Р,, ; на фиг.З - зависимость выходного напряжения датчика от величины измеряемого давления

IAP при различных управляющих давлениях Д Ру .

Корпус электроакустического датчика давления (фиг.1) вьтолнен из трех металлических цилиндров 1, 2 и 3. Между цилиндрами 1 и 2 с уплотнением зажимается предварительно натянутая полимерная электретная мембрана 4, металлизированный слойэлектрод которой гальванически соединен с цилиндром 1.

В камере измеряемого давления Р на кольцевом изоляторе 5 устанавливается противоэлектрод 6..Между цилиндрами 1 и 3 с уплотнением устанавливается переизлучающая мембрана 7, выполненная из вязкоупругого полимерного пленочного материала. В камеру, расположенную между электретной мембраной 4 и переизлучателем акустической волны, подается опорное давление РО . Управляющее давление ДРУ подается в полость за переизлучающей мембраной 7. В цилиндре 3 при помощи закрепляющего кольца 8 установлен акустический возбудитель 9 волны ностоянной амплитуды, питаемый от генератора 10. В состав схемы датчика входят также резонансный усилитель 11, синхронный детектор 12 и регистрируемый прибор 13.

Рабочая частота датчика 2 кГц. Af От200 .Гц. Рабочий диаметр мембраны - d 26 мм. Рабочая площадь электретной мембраны S 4,4 см. Рабочий зазор между электретной мемраной 4 и противоэлектродом б dg 300 мкм. Электретная мембрана 4 толщиной Е 1C мкм выполнена из поликарбоната. Поверхностная плотность электретного заряда (; 2,7 10 кл/м. Напряжение возбуждения подаваемое с генератора 10 (фиг.1) равное 25 В. Переиз лучающая мембрана 7 выполнена из полимерной пленки поликарбоната толщиной 10 мкм.

Датчик работает следующим образом. Упругая акустическая волна от излучателя 9 возбуждает мембрану 7, которая колеблясь с частотой вынужденных колебаний возбудителя, переилучает звуковую волну и возбуждает

ЭЛектретную мембрану 4. На противоэлектроде 6 наводится электрический сигнал, который усиливается усилителем 11, затем детектируется синхронным детектором 12 и измеряется регистрирующим прибором 13.

Дифференциальное управляющее давление ДРу в зависимости от своей величины создает различные механические напряжения в полимерной пленке 7. При этом пленка принимает сферическую форму с различной упругость зависящей от дРу. Это приводит к изменению амплитуды вынужденных акустических колебаний мембраны 7 из полимерной пленки (фиг. 2).

Таким образом, путем подачи управляющих давлений д Ру (в камеру за переизлучаемой мембраной 7) относительно опорного давления Р в датчике можно регулировать амплитуду акустической волны переизлучающей мебраны 7, а, следовательно, и амплитуду колебаний электретной мембраны 4, которая, в свою очередь,определяет чувствительность и диапазон измеряемых давлений. При этом возможно получать семейство выходных характеристик (фиг. 3) при наличии электретной мембраны с постоянными свойствами, в то время как в известных устройствах для этого требовались сменные мембраны.-Датчик можно использовать в качестве регулирующего элемента в системах пневмоавтоматики. : Использование предлагаемой конструкции датчика значительно расширяет его функциональные возможности при регистрации давлений.

Формула изобретения

Датчик давления по авт. св. 538254, отличающийся тем, что, с целью обеспечения.регулирования чувствительности, датчик снабжен гибкой мембраной, установленной перед акустическим возбудителем

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 538254, кл. G 01 L 9/12, 197fi