Пьезоэлектрический манометр

(54).(57) ПЬЕЗОЭЛЕКТР содержащий установле пьезоэлемент, мембра ременного напряжения КИЙ МАНОМЕТР,в корпусеисточник пе"змерительный ны Уф консольно 7и ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия, Вели-;кой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Автор кое свидетельство СССРВ 143585, кл. 6 01 Ь 9/08, 1960,2, Трофимов А.И, Пьезоэлектричес.,кие преобразователи статических нагрузок, М., 1979, с. 75-76 (прототип),прибор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повыаения чувствительности и стабильности показаний, внем пьезоэлемент выполнен в видепластины, закрепленной герметичнов корпусе так, что часть пластинывыступает за пределы корпуса, приэтом часть пластины, расположеннаяв корпусе, поляризована по толщинеи покрыта по основным плоскостямэлектродами, один из которых непосредственно, а другой через вход из.мерительного прибора подключены кисточнику переменного напряжения, ачасть пластины, выступающая за пределы корпуса, поляризована вдоль ирасположена с зазором относительномембраны, которая охватывает ее сдвух сторон и прикреплена к корпусу1006953 Изобретение относится к контроль"но-измерительной технике, в частности к пьезоэлектрическим преобразователям, и может быть использовано дляизмерения давления газов и жидкостей, 5Известны пьезоэлектрические манометры для измерения статических идинамических давлений 11,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому 10результату является пьезоэлектрический манометр, который содержит пьезоэлемент, установленный в корпусе,мембрану, источник переменного напряжения и измерительный прибор 2). 35Однако известному устройству присущи недостаточно высокие чувствительность и стабильность показаний.Целью изобретения является повышение чувствительности и стабильности пьеэоэлектрического манометра,Эта цель достигается тем, что вманометре пьезоэлемент выполнен в,виде пластины, закрепленной герметично в коРпусе так, что часть пластины выступает за пределы корпуса, приэтом часть пластины, расположеннаяв корпусе, поляризована по толщинеи покрыта по основным плоскостямэлектродами, один из которых непосредственно, а второй через вход измерительного прибора подключен к источнику переменного напряжения, ачасть пластины, выступающая за пре"дели корпуса, поляризована вдоль ирасположена с зазором относительно 35Фмембраны, которая охватывает ее сдвух сторон и прикреплена к корпусу консольно,На чертеже схематически изображенпьезоэлектрический манометр, 49Пьзоэлемент 1 выполнен из пьезокерамики с высоким коэффициентом электромеханической связи, например, изкерамического титаната цирконата свинца. Он имеет форму пластины часть 45которой покрыта электродами 2 и вэтой части поляризована по толщине,Оставшаяся часть поляризована вдольпластины (поляризация на чертеже показана стрелками и индексами Р), Спомощью полиуретановой шайбы 3 пьезоэлемент закреплен в герметичном корпусе 4. Тонкая мамбрана 5 охватывает с двух сторон часть пьезоэлемента.Электроды пьезоэлемента подключенычерез вход измерительного прибора 6к источнику 7 переменного напряжения, Частота источника переменного напряжения вЫбрана из условия, чтоток на входе измерительного прибораравен половине тока, соответствующего частоте первого резонанса .продольных колебаний вдоль пластины.При включении источника 7 его напряжение через входное сопротивлениеизмерительного прибора б подается наэлектроды 2. За счет обратного пьезоэффекта в пьезоэлементе 1 возбуждаются продольные колебания вдоль пласти"ны. Чем больше амплитуда этих коле"баний, тем больший ток протекает навходе измерительнрго прибора, С другой стороны, механические колебанияза счет прямого пьезоэффекта преоб"разуются в электрический переменныйпотенциал на поверхности пьеэоэлемен"та, не покрытой электродами. В зазоре между пьезоэлементом 1 и мембраной 5 потенциал создает электрическуюнапряженность, величина которой меняется с изменением зазора. В свою оче"редь, электрическая напряженность взазоре определяет ток на входе изме"рительного прибора 6, Зазор же является функцией давления окружающейсреды, например воздуха. Таким образом, информация об изменении давления окружающей среды есть амплитудатока на входе измерительного прибора,Так как максимальная крутизна зависимости тока от давления наблюдается примерно на середине правого склона резонансной кривой, то рабоччуючастоту выбирают из условия, чтобыноминальный ток на нагрузке был ра"вен половине тока, соответствующегочастоте резонанса,Благодаря тому, что предлагаемыйпьезоэлектрический манометр являет"ся устройством параметрического типа, где генератором накачки служитисточник 7 переменного напряжения,чувствительность такого прибораочень высока. С другой стороны, поскольку информация о давлении преоб"разуется в электрический сигнал бесконтактным способом, стабильностьпоказаний датчика высока и определяется стабильностью параметра керами"ки, Включение двух таких датчиковпо известным схемам компенсации тем"пературной и временной нестабильности устраняет влияние этих факторовна устойчивую работу устройства.Отсутствиевзаимосвязи между чувствительностью и стабильностью показаний позволяет заметно повысить обапараметра по отношению к прототипу. Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Заказ 212765 Филиал ППП "Патент", Г. Ужгород, ул. Проектная, 4