Гидроакустический пульсатор для проверки датчиков давления Советский патент 1980 года по МПК G01L27/00 

(54) ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике,в частности к устройствам для проверки и градуировки датчиков давления.j

Известно устройство для динамической тарировки датчиков давления с передачей давления чувствительному элементу датчика через эластичный элемент, герметизирующий рабочую камеру ю устройства .

Недостаток известного устройства - невысокая точность, динамической тарировки датчиков давления в широком диапазоне частот.

Наиболее близким по технической СУ1ЦНОСТИ и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является гидроакустический пульсатор для проверки датчиков давления, содержа- 20 щий основание на котором укреплены пьезокерамический преобразователь, рабочая камера с жидкостью, выполненная в виде экспоненциального волновода концентратора, широкий 25 конец которого связан со сферической излучающей мембраной, а узкий соединен со сменными трубчатыми резонаторами, оканчивающимися головкой с испытуемыми датчиками 2J .

Однако этот гидроакустический пульсатор имеет относительно узкий диапазон частот (1000...1500 Гц) и большую неравномерность резонансной амплитудно-частотной характеристики .(ЧТО является следствием того, что пьезбпреобразователь имеет одну резонансную частоту, на которой мощность излучаемых колебаний давления максимальна. На других частотах возбуждения в промежутках между нижней частотой i и резонансной частотой i и между i и верхней частотой известный пульсатор работает только на гармонических составляющих резонансной частоты возбудителя колебаний - пьезопреобразователя, а, следователь-. но, имеет малые амплитуды пульсирующего давления.

Целью изобретения является повышение точности градуировки за счет расширения диапазона частот колебаний давления и обеспечения равномерности амплитудно-частотной характеристики.

Это достигается тем, что в гидроакустическом пульсаторе для проверки датчиков давления, содержащем основание на котором укреплены пьезокерамический преобразователь, рабочая камера с жидкостью и экспоненциальной волновод-конденсатор, широкий конец которого связан со сферической мембраной, а узкий - соединен со сменными трубчатыми резонаторами, оканчивающимися головкой с испытуемыми датчиками, пьезокерамический преобразователь выполнен в виде усеченного конуса, состоящего из набора ц-илиндрических шайб равной толщины и различного диаметра.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства, первый вариант размещения преобразователя предлагаемого устройства, разрез; на фиг, 2 - второй вариант размещения пьезопреобразователя устройства; на фиг. 3 - спектрограмма амплитуд давления (резонансная амплитудно-частотная характеристика) предлагаемого устройства; на фиг. 4 - спектрограмма амплитуд давления (резонансная амплитудно-частотная характеристика известного устройства).

Устройство содержит крышку 1 (основание) , пьезопреобразователь 2 в виде усеченного конуса с верхним-3 и нижним 4 основаниями набранный .из шайб 5, б, 7 (см. фиг. 1 и 2) цилиндрической формы различного диаметра, которые скреплены между собой по плоскости основания токопроводящим клеем, а побоковой поверхности эпоксидным клеем 8. Цилиндрическая шайба 5 склеена из дисковых пьезоэлементов 9, 10, 11. Цилиндрическая шайба 6 склеена из дисковых пьезоэлементов 12, 13, 14, а цилиндрическая шайба 7 из пьезоэлементов 15, 16 17. Каждый пьезоэлемент преобразователя 2 подключен параллельно к электрическим выводам 18, подсоединенным к герметичному штепсельному разъему

19.Пьезопреобразователь 2 своим нижним основанием 4 прижимается сферической излучаемой мембраной 20

к крышке 1.

Излучающая мембрана 20 на своей обратной поверхности имеет углубление 21, выполненное соосно с волноводом-концентратором 22, для соосного размещения пьезопреобразователя 2 при сборке устройства.

На фиг. 2 изображен второй вариант закрепления пьезопреобразовате- ля 2 в виде усеченного конуса, нижнее основание 4 которого размещено уг иублении 21 сферической мембраны

20,а верхнее основание 3 - на плоскости крышки 1.

Волновод-концентратор 22 с трубопроводом 23 (см. фиг. 1) устанавливается сверху мембраны 20 и притягивается к крышке 1 болтами. К волноводу-конденсатору 22 присоединяется резонатор 24, оканчивающийся головкой 25 с испытуемым датчиком 26 и образцовым датчиком 27.

Устройство работает следующим образом.

После заполнения полости волновода-концентратора 22 и резонатора 24 жидкостью (водой, маслом и т.д.) с в полости над мембраной 20 устанавливается статическое давление. Точно такое же давление (путем нагнетания газа, трансформаторного масла или другой диэлектрической жидкости)

Q устанавливается и в полости над

мембраной 20 (со стороны пьезопреобразователя 2). Далее через разъем 19 на пьезопреобразователь 2 от за- дающего генератора подается электрический ток, в результате чего пьезо5 преобразователь 2 передает колебания мембране, которая в свою очередь вводит столб жидкости над мембраной в режим стоячих вод. Переменное давление воздействует одновременно на

0 испытуемый 26 и образцовый 2 датчики, сравнение показаний которых позволяет градуировать их динамический режим. Поскольку пьезопреобразователь 2 выполнен из цилиндрических

5 шайб 5, б, 7 различного диаметра, каждая пьезошайба 5, б,7 будет иметь свою резонансную частоту. Причем, резонансная частота цилиндрических пьезошайб 5, б, 7, коQ торые имеют одну и ту же толщину, обратно пропорциональны их диаметру. Таким образом, пьезопреобразователь 2 в виде усеченного конусд. имеет столько резонансных: частот, из

скольких дилиндЕ ческих шайб он

состоит. Первый вариант установки пьезопреобразователя 2 (см.фиг.1) позволит значительно расширить диапазон частот колебаний давления в область нижних часгот (см.фиг.З,

0 i-ц Ь, обеспечив при этом

высокую равномерность резонансной амплитудно-частотной характеристики. Второй вариант установки пьезопреобразователя 2 (см.фиг. 2) позволит

С значительно расширить диапазон частот колебаний давления в область верхних частот (см.фиг. 3, обеспечив при этом высокую равномерность амплитудно-частотной ха рактеристики.

Кроме того, углубления 21, вь1полненное на обратной поверхности сферической мембраны 20 соосно с волноводом-концентратором 22, позволит повысить удобство сборки устройства

5 за счет-центрирования пьезопреобразователя 2 относительно мембраны 20 и крышки 1.

Формула изобретения

Гидроакустический пульсатор для проверки датчиков давления, содержащий основание, на котором укреп 5 лены пьезокерамический преобразов.1

1тель, рабочая камера с жидкостью и экспоненциальный волновод-концентратор, широкий конец которого связан со сферической излучающей мембраной, а узкий соединен со сменными трубчатыми резонаторами, оканчивающимися головкой с испытуемыми датчиками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности градуи- ровки, пьезокерамический преобразователь выполнен в виде усеченного

конуса, состоящего из набора цилиндрических шайб равной толщины и различного диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 117970, кл. G 01 L 27/00, 1958.

2.Авторское свидетельство СССР № 191169, кл. G 01 L 27/00, 1965 (прототип).

/г

Риг.2

PU8.3