Датчик давления Советский патент 1982 года по МПК G01L9/08 G01L1/16 

1

Изобретение относится к приборостроению и предназначается для измерения давления,,

Известен преобразователь, составленный из двух идентичных пьезоэлементов, сложенных в столбик через токопроводящую заземленную прокладку, один пьезоэлемент которого поДключен к генератору электрических колебаний, а другой - к измерительному прибору. Под действием статического усилия изменяется амплитуда механических колебаний пьезозлементов и, соответственно, разность потенциалов на электродах пьезоэлемента, подключенного к измерительному прибору СП.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является датчик давления, содержащий корпус, мембра ну, пакет пьезоэлементоо, разделенных изоляторами 2.

Недостаток его состоит в том, что при измерении низкочастотных давлений неизбежна потеря чувствительности датчика, связанная с утечкой заряда с пьезоэлементов через входное сопротивление усилителя.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика к низ кочастотным составляющим измеряемого давления.

Эта цель достигается тем, что изоляторы выполнены из параэлектрического материала и включены в противопоtoложные плечи выполненной в виде моста схемы измерения, в два других плеча которой включены пьезоэлементы, при этом одна диагональ моста подсоединена к генератору электри15ческих колебаний, а другая - к резонансному усилителю.

На чертеже представлен предлагаемый датчик давления.

Датчик давления содержит корпус 1

20 и мембрану 2. Внутри корпуса 1 установлен пакет пьезоэлементов 3 и 4, зажатый между дном корпуса 1 и мембраной 2. Пьезоэлементы 3 и

на торцах имеют электроды 5 8. Полярные оси пьезоэлементов 3 и 4 ориентированы в одном направлении, как показано на чертеже стрелками. На торцах обоих пьезоэлементов 3 и i, например положительных, размещены конденсаторы 9 и 10, выполненные из параэлектрического материала, например керамических твердых растворов (BaSr)TIOj, (РЬ5г), K(TaHb)Oj. Пьезоэлементы 3 и и конденсаторы 9 и 10 соединены в мостовую схему, при этом электроды пьезоэлементов одного знака 5 и 7 (плюс) соединены с выходом высокочастотного генератора 11. Частота этого генератора по крайней мере на порядок выше максимальной частоты в спектре измеряемого давления. Электроды 6 и 8 другого знака (twnyc) соединены с входом резонансного усилителя 12, настроенного на частоту генератора 11,

Устройство работает следующим образом.

При наличии давления или внешней силы мембрана 2 прогибается, передавая усилие на пьезоэлементы 3 и , вследствиечего на их электродах 5 8 возникают электрические заряды, как показано на чертеже. Эти заряды ведут к повышению электрического напряжений на конденсаторах 9 и 10, под действием которого их емкости изменяются. Мост, образованный емкостями П{ езоэлементов 3 и и конденсаторов 9 и 0( который без давления сбалансирован, разбалансируется, и сигнал рэзбалансироеки регистрируется резонансным усилителем 12. По величине разбалансировки моста судят об измеряемом давлении.

Ввиду высокого электрического сопротивления конденсаторов 9 и 10, выполненных из параэлектрического материала, заряды с пьезоэлементов

3 и не стекают и датчик может фиксировать низкочастотные составляющие измеряемого давления.

Изобретение позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения давлений вплоть до инфранизкочастотных сравнительно простыми средствами, а также сократить номенклатуру типов датчиков давления.

Формула изобретения

Датчик давления, содержащий преобразователь давления в виде пакета

пьезоэлементов с электродами, разделенных изоляторами, и схему измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к низкочастотным составляющим

измеряемого давления, изоляторы выполнены из параэлектрического материала и включены а противоположные плечи выполненной в виде моста схемы измерения, в два других плеча которой включены пьезоэлементы, при этом одна диагональ моста подсоединена к генератору электрических колебаний, а другая - к резонансному усилителю.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе «

1.Авторское свидетельство СССР

№ , кл. G 01 L 9/08, 13.02.60,

2.Авторское свидетельство СССР № 591725, кл. G 01 L 1/16, 19.12.75

(прототип).

5 К 5 J

Vч I I