Пьезоэлектрический датчик давления

О п и с 1-НиВч 3)7929 Союз СоветскихСоциалистическихРеспубаюк ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУвисимое от авт. свидетельства0 ( 1437818/18-10 аявлено 04 ПК 6 0119 присоединением заявк Комитет по делам зобретеиий и открытий ори Совете Мииистров СССРПриоритет Опубликован 9.Х.1971. ДК 531.787.91 (088.8) летень31 Дата опубликования описания 14.Х 11.19 Авторы изобретени В. Кржеминский Заявитель ЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТ ЛЕ уаГ, Н. Сунцов, В, А. Браслав Изооретение относится к области измерительной техники и направлено на улучшение метрологических характеристик пьезодатчиков давления, предназначенных для исследования быстропеременных процесоов в ударных тр бах и других импульсных испытательных уст новках.Известны датчики давления с чувсгвительным элеменгом из одиночной пьезопластины, нижняя обкладка которой плотно соединяется 10 с корпусом датчика, а сигнальный вывод делается от верхней обкладки - электрода, подвергающегося непосредственному действию давления исследуемой среды, а также датчики с мембранными изтибными пьезоэлементами в виде закрепленной в,центре, в точке, мембраны.Недостатком известных датчиков является плохая защищенность от помех - в потоках плазмы,в ударных и импульсных трубах возни О кают искажения сигналов датчиков вследствие попадания электрическихзарядов из потока на сигнальную обкладку пьезоэлемента. Кроме того, сплошное ,плотно-соединение пьезокристалла по всей нижней поверхности с корпусом ,датчика приводит к передаче деформаций корпуса к пьезокристаллу и возникновению помех.Цель изобретения - создание датчика, имеющего уменьшенное время установления показаний, повышенную помехозащищенность и чув ствительность, а также уменьшенную восприимчивость к деформациям стенок установки н корпуса датчика, более простую конструкцию и технологию изготовления,Для уменьшения времени установления показаний датчика пьезоэлемент следует закрепить так, чтобы площадь его соприкосновения с корпусом была минимальной (при этом передачи колебаний от корпуса к пьезоэлементу практически не происходит). Высокочастотные колебания сооственно пьезоэлемента мало искажают показания датчика, сигналы от них могут быть ослаблены с помощью фильтров.Для этого пьезоэлемент изготовляют в виде цилиндра со сплошным проводящим покрытием на одном торце и одним,или несколькими изолирующими, например кольцевыми, промежутками в покрытии на другом торце. На корпусе датчика в месте соединения с пьезоэлементом делается один или несколько выступов одинаковой высоты так, чтобы выступы корпуса приходились на изолированные участки поверхности пьезоэлемента, и между краями выступов и электродами оставался небольшой зазор.Такая схема нанесения электродов и закрепление пьезоэлемента лишь по небольшой части его рабочей площади обеспечивает повышенную частоту собственных колебаний пьезоэлемента, отсутствие низкочастотных,изгибных,Риг. Я Изд.1400 Тпраж 473остромского упраапеннп по печа одпнсно Заказ 7530сгная тяпогра ИИПг колебаний, предотвращает возникновение помех от плазмы, позволяет снизить помехи от деформаций корпуса датчика, дает возможность повысить чувствительность датчика, уменьшить его,габариты и улучшить таким образом его метрологические характеристики, а также упростить конструкцию,и технологию изготовления пьезодатчиков давления.На фиг. 1 схематически изображен вариант предлагаемого датчика с двумя кольцевыми опорами; на фиг. 2 - подключение электродов керамического пьезоэлемента при его переполяризации,Датчик содержит пьезоэлемент 1, сплошной электрод 2, кольцевые электроды 3, соединяемые вместе выводы 4, 5 от электродовкольцевой выступ б на корпусе для прикрепления пьезоэлемента.Пьезоэлемент 1 представляет собой одиночный пьезокристалл (диск) с нанесенными на его торцы сплошным 2 и кольцевыми 3 электродами,Высота кристалла, .во избежание возникновения низкочастотных изгибных колебаний, в зависимости от числа опорных колец берется равной Ь) (0,5 - 0,2) ЙкрПри использовании пьезокерамики для увеличения чувствительности датчика до или после его сборки производится переполяризация пьезоэлемента подачей поляризующего напряжения между верхней обкладкой и местами склейки (один полюс) и кольцевыми электродами (другой полюс) Склейка пьезоэлемента с корпусом производится либо непосредственно оголенными участками между основными кольцевыми рабочими электродами, либо с наносимым на часть этого участка вспомогательным электродом для переполяриза,ции. При необходимости повышения прочности склейки в пьезопластине в местах склейки делают небольшие углубления для увеличения поверхности сцепления.Разность потенциалов, возникающая поддействием давления, снижается со сплошного 5 верхнего электрода и вывода от нижних кольцевых и центрального дискового электрода, соединяемых параллельно. Вывод от верхнего электрода при необходимости может быть подключен к корпусу датчика.10 Время установления показаний предложенного датчика получается коротким, частота его собственных колебаний определяется в основном двойным временем распространения по пьезокристаллу волны деформации, так как пьезокристалл связан с корпусом лишь небольшой частью площади торцовой поверхности.Волна сжатия в кристалле отражается от задней практически свободной поверхности,в противофазе в виде волны разгрузки, т. е, колебания пьезокристалла слабо передаются в корпусе датчика и наоборот. Это дает возможность применять для сокращения цремени установления показаний датчика электрические фильтры. Предмет изобретения Пьезоэлектрический датчик давления, со.держащий, размещенный в корпусе пьезоэлеЗ 0 мент, выполненный в виде одиночного цилиндрического пьезокристалла с выводами, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения чувствительности, помехоустойчивости и уменьшения инерционности показаний, цилиндрический З 5 пьезоэлемент выполнен со сплошным проводящим покрытием верхнего торца и по меньшей мере одним изолирующим, например кольцевым, промежутком в покрытии нижнего торца, опора которого в корпусе содержит соответст вующее число выступов,