Устройство для измерения давления Советский патент 1981 года по МПК G01L9/08 G01L13/06 

1 Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезоэлектри ческим измерителям давления, измеряющим статическое и динамическое давления среды. Известно устройство для измерени давления с пьезоэле1стрич:ескими датчиками fl , . . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пье зоэлектрический датчик давления . . Недостатком этого устройства на основе пьезоэлемента является невозможность измерения разности динамических давлений. Цель изобретения -: расширение функциональных возможностей устройства. .. . : Цель достигается Г тем, что. в устройстве для измерения давления,содер жаадем пьезоэлектрический датчик давл ния о пьезоэлементому выполненным с тремя симметрично расположенными, изолированными друг от друга электро дами, центральный из которых подключам к генератору электрических .колебаний, а периферийные - по дифференциальной схеме включены на вход , измерительного -прибора, датчик давления выполнен в виде трех камер с общим дном, разделенных между собой двумя перегородками, средняя камера выполнена герметичной, а две крайние камеры снабжены подводящими патрубками, при этом в дне камеры размещена пластина пьеэоэлемента, обращенная своей поверхностью с тремя электродами в полости камер, причем центральный электрод расположен в герметичной камере, а периферийные электро- ды - в крайних камерах. На чертеже показана принципиальная схема устройства. Устррйство содержит камеры 1-3 датчика, корпус 4 датчика, пь-езоэлемент 5, электроды 6-8 на поверхности пьезоэлемента, генератор 9 возбуждения, разностный блок 10, усилитель 11, выходной прибор 12, патрубки 13 и 14. Устройство состоит из двух основных частей: датчика с пьезоэлементом и измерительной схемы. Датчик выполнен, из трех камер 1-3, две из которых 1 и 3 имеют подводящие .патрубк11 13 и 14 для соединения камер 1 и 3 с измеряемой средой. Третья камера 2 не связана с измеряемой средой, в ней поддерживается постоянное давление, например атмосферное, для ..исключения влияния давления на возбуждающий участок пьезоэлемента 5. Одна из поверхностей пьезоэлемента 5 имеет три электрода 6-8, симметрично расположенные друг относительно друга и изолированные между собой. На второй поверхности пьезоэлемента 5 расположен электрод, связанный с землей корпусом. Центральный электрод 7 подключен к генератору 9 возбуждения, а два других боковых электрода 6 и 8 подключены на вход разностного блока 10, выход которого связан с усилителем 11 и выходной аппаратурой 12.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с генератора 9 напряжения поступают на электрод 7 и приводя в колебательное состояние участок пьезоэлемента 5 под электродом 7 и соседних с ним областей. Механические колебания, распространяясь по пъезоэлементу 5, создают заряд на электродах б и 8 (прямой пьезоэффект), величина которого пропорциональна при постоянной частоте возбуждения амплитуде механических колебаний. Если геометрические размеры участков пьезоэлемента 5 под электродами 6 и 8 равны, то величина заряда на каждом электроде одинакова-. Если давление в каждой камере 1 и 3 совпадает по величине, то на выходе разностного блока 10 сигнал отсутствует. При изменении давления в одной из камер, например уменьшении, амплитуда колебания пьезоэлемента 5 в камере 1 увеличивается и .соответственно увеличивается заряд . на электроде 6, Это увеличение приводит к появлению сигнала на выходе блока 10, если давление в камере остается неизменным и сохраняется сколь угодно долго. Если давление в камере 3 уменьшается, то возрастает сигнал на. выходе блока -10 и изменяет фазу.Данное устройст-во с использовани пьезоэлемента 5 в режиме обратного и прямого пьезоэффёкта позьоляет измерять статическое и квазистатическое, а также динамическое разностное

давление, имеет высокую точность и чувствительность, так как режим работы .пьезоэлемента выбирается на резонансной линии. Применение одного пьезоэлемента в режиме прямого и обратного пьезоэффёкта позволяет получить независимое начало отсчета, исключающее влияние внешних и внутренних помех. Все это создает положительный технический эффект, выражающийся в повышении производительности проводимых исследований за сче повышения точности измерения разности давления и расширения диапазона измерения статического давления.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлектрический датчик давления с пьезоэлементом, i выполненным с тремя симметрично расположенными, изолированными друг от друга электродами, центральный из которых подключен к генератору электрических колебаний, а периферийные ,по дифференциальной схеме включены на вход измерительного прибора, о т ,личающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, датчик давления выполнен в виде трех камер с общим дном, разделенных между собой двумя перегородками, средняя камера выполнена гер- метичной, а две крайние камеры снабжены подводящими патрубками, при . этом в дне камер размещена пластина пьезоэлемента, обращенная своей поверхностью с тремя электродами в полости камер, причем центральный электрод расположен в герметичной камере, а периферийные электроды - в крайних камерах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 143585, кл. G 01 L 9/08, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2531154/18-10, 14.10.77.

::дI

/