Устройство для измерения давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК сю С 1 01 1. 90 ОПИС Е ИЗО СВИДЕТЕЛ Т Т К АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Алтайский политехнический институт им. И. И. Ползунова(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее- пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металлизиЯО И 36045 А рованном торце, возбуждающии генератор, подключенный к центральному электроду, и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом - к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния дестабилизирующих факторов, в него дополнительно введены блок управления и источник опорного напряжения, а. генератор выполнен управляемым, при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к одной из периферийных обкладок, а выход блока управления подсоединен к управляющему входу генератора. еИзобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для измерения давления.Известен датчик давления, содержащий корпус с опорой, пьезоэлемент, одна из поверхностей которого разделена на четные количества электрически изолированных секторов, нечетные из которых объединены и подключены к выходу генератора, четные также объединены и подключены к измерительному прибору 111.Недостатком данного датчика является зависимость выходного напряжения с пьезоэлемента от температуры, что снижает точность измерений.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор, подключенный к центральному электроду и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом - к индикатору 12.Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная зависимостью измеряемой разности напряжений с пьезоэлемента от дестабилизирующих факторов - температура, старение, режим возбуждения.Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения влияния дестабилизирующих факторов .Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками, на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор, подключенный к центральному электроду, и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом - к индикатору, дополнительно введены блок управления и источник опорного напряжения, а генератор выполнен управляемым, при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к одной з периферийных обкладок,а выход блока управления подсоединен к управляющему входу генератора.На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения давления.Устройство содержит пьезоэлемент 1, управляемый возбуждающий генератор 2, подключенный к центральной обкладке 3 пьезоэлемента 1, блок 4 управления, первым входом 5 подключенный к источнику 6 опорного напряжения, вторым входам 7 - к одному из входов дифференциальной схемы 8, например 9, и выходом - к управляющему входу генератора 2 возбуждения. Дифференциальная схема 8 выходом соединена с индикатором 10, а входами - с второй 11 и третьей 12 периферийными обкладками пьезоэлемента 17.Устройство работает следующим образом.Под действием напряжения возбуждения 1.1 генератора 2 пьезоэлемент 1 совершает резонансные механические колебания.При этом с второй и третьей обкладок 11 и 12 на дифференциальную схему 8 поступают напряжения Ц и 1 У, При нулевом давлении на пьезоэлемент 1 напряжения У и У равна, причем напряжение У равно величине опорного напряжения Уо с источ ника 6. Равенство последних напряженийобеспечивает блок 4 управления путем подачи управляющего сигнала на управляющий вход генератора 2, что приводит к изменению величины возбуждающего напряжения У с генератора 2 согласно следующему выражению:11 1,1 окрк,где 17 -опорное напряжение;- коэффициент трансформации для 25 второй обкладки пьезоэлемента 1;- напряжение возбуждения пьезоэлемента;ЬК 1 - изменение коэффициента трансформации для второй обкладкипьезоэлемента.Под действием измеряемого давленияО, сохранится на уровне 1 Ур, а У изменится. Разность напряжений с обкладок 11и 12 пьезоэлемента 1 с учетом приведенных выражений примет вид:351.1=0 1)Ь - о 11+где К - коэффициент трансформации длятретьей обкладки пьезоэлемента 1;Ь К - изменение коэффициента транс О формации для третьей обкладки пьезоэлемента.Таким образом, разность напряженийс пьезоэлемента 1 пропорциональна отношению коэффициентов трансформации соответственно для второй и третьей обкла.45 док 11 и 12.Под действием дестабилизирующих факторов изменение Л К, и ЬКв относительных единицах составит одну и ту же величину, что не приведет к изменению отношения коэффициентов трансформации. Поэтому выходной сигнал, поступающий наиндикатор 10 со схемы 8, не изменитсяпод действием дестабилизирующих факторов, а определится только величиной измеряемого давления.55 Предлагаемое устройство позволяетповысить точность измерения давлениядо 0,5/О по сравнению с 1,5-3 О/О для известного.