Датчик разности давлений Советский патент 1981 года по МПК G01L11/00 

(54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ

1

Изобретение относится к приборостроению, связанному с измерением перепада (разности) давлений газообразных или жидких сред путем преобразования величины деформации пьезоэлектрической мембраны.

Известен датчик давления на поверхностных акустических волнах для измерения давления, состоящий из входного и выходного преобразователей ПАВ, подложки и гибкой диафрагмы. В гибкой диафрагме устройства с помощью преобразователей возбуждаются звуковые волны. При деформации диафрагмы давлением изменяется время задержки сигнала между входным и выходным преобразователями, которое фиксируется узлом измерения задержки 1.

Недостатками устройства являются невысокая температурная стабильность и отсутствие возможности измерять разность давлений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство, содержащее две чувствительные к давлению мембраны с интегральными преобразователями на поверхностных акустических волнах встречно-щтыревого типа, установленные в корпусе 2.

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность и невысокая надежность.

Цель изобретения - повыщение чувствительности и надежности.

Указанная цель достигается тем, что мембраны герметично и параллельно друг другу закреплены в корпусе, преобразователи размещены на поверхностях мембран, обращенных вовнутрь полости, образованной мембранами и корпусом, причем преобразователи первой мембраны размещены симметрично относительно центра этой мембраны, а преобразователи второй мембраны смещены к контуру заделки.

Кроме того, преобразователи одинаково ориентированы относительно криста,1лографнческих осей материала ме.мбран.

На фиг. 1 представлена общая конструкция предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция мембраны с интегральными преобразователями, вид .Л на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид Б на фиг. 1; на .фиг. 4 график зависимости относительной радиальной деформации от расстояния до центра мембраны.

Устройство состоит из корпуса, составленного из двух фланцев 1 и 2. В первом фланце определенным образом защемлена с помощью кольцевого держателя 3 первая мембрана 4 из пьезоэлектрического материала, содержащая входной 5 и выходной 6 преобразователи встречно-щтыревого типа, расположенные в центре мембраны. Общие электроды преобразователей имеют гальванический контакт с металлическим фланцем- 1 через кольцевой электрод 7. Сигнальные электроды преобразователей с помощью проволочных выводов соединены с внещними контактными щтырями 8 и 9, герметично закрепленными в отверстиях фланца и изолированными от него. Во втором фланце 2 аналогичным образом с помощью второго кольцевого держателя 10 защемлена вторая пьезоэлектрическая мембрана 11, содержащая входной 12 и выходной 13 преобразователи встречно-щтыревого типа, смещенные вдоль диаметра к контуру защемления. Общие электроды имеют гальванический контакт с металлическим фланцем 2 через кольцевой электрод 14. Сигнальные электроды преобразователей второй мембраны с помощью проволочных выводов соединены с внещними контактными щтырями 15 и 16, закрепленными в отверстиях фланца и изолированными от него. Рабочие поверхности . мембран обращены навстречу друг другу и изолированы от влияния среды в общем отсеке, образованном при герметичном соединении фланцев.

Устройство работает следующим образом.

С помощью входного преобразователя 5 в первой мембране 4 возбуждается первая поверхностная акустическая волна, которая распространяется в поверхностном слое, изолированном от влияния среды, и достигает через определенное время выходной преобразователь 6, в котором происходит преобразование поверхностных акустических волн в электрический сигнал. Во второй мембране 11 с помощью аналогичного по конструкции входного преобразователя 12 возбуждается вторая поверхностная акустическая волна, которая распространяется в поверхностном слое второй мембраны и достигает через определенное время выходной преобразователь 13, где происходит преобразование поверхностных акустических волн в электрический сигнал. Подвод электрического сигнала, возбуждающего поверхностные акустические волны к входным преобразователям и отвод задержанного электрического сигнала с выходных преобразователей производится через изолированные от корпуса вводы 8, 9, 15 и 16. При воздействии первого измеряемого давления на тыльную

сторону первой мембраны происходит деформация первой поверхности с первой поверхностной акустической волной, причем в силу определенного расположения преобразователей в центре мембраны преобладают

растягивающие напряжения, которые вызывают увеличение времени запаздывания первой акустической волны. При воздействии второго измеряемого давления на тыльную сторону второй мембраны происходит деформация второй поверхности со второй поверхностной акустической волной, причем в этом случае преобладают сжимающие напряжения. Эти напряжения вызывают уменьщение времени запаздывания второй акустической волны. Регистрирующие устройства фиксируют разность времени запаздывания первой и второй поверхностных акустических волн пропорционального разности измеряемых давлений.

Для улучщения температурной стабильности первая и вторая пара преобразователей расположена так, что направление распространения первой и второй поверхностных акустических волн одинаково ориентированы относительно кристаллографических осей, например вдоль оси X кварца ST-среза.

Предлагаемый датчик обладает высокой чувствительностью и надежностью вследствие защиты преобразователей в герметичной полости.

Формула изобретения

5 смещены к контуру заделки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 L 9/00, 03.10.75 (прототип).