Пьезоэлектрический манометр

6 О 1 1. 9/08 Государственный комитет Опубликовано 15,07.81. Бюллетень26Дата опубликования описания 25.07.81по делам изобретений и открытийА. И. Трофимов, О. С. Шмитов, К. С. Александров, М. П Зайцева,А, М. Сысоев и Ю. И. КокоринТомский ордена Октябрьской Революции и ордейа"Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова"(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАНОМЕТР Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезоэлектрическим манометрам.Известны пьезоэлектрические манометры, содержащие корпус с размещенным в нем пьезорезонатором, по изменению добротности которого судят об измеряемом давлении 1.Известны также пьезоэлектрические манометры, содержащие корпус с установленными в нем пьезоэлементами с системами входных и выходных электродов, генератор и электрическую схему измерения доброгности 12.Недостатками этих манометров является малая точность, и сложность конструкции,Цель изобретения - , повышение точнос ти и упрощение конструкции.Указанная цель достигается тем, что пьезоэлемент закреплен на подвесках в корпусе в узлах стоячей волны собственных из- гибных колебаний и жестко соединен своими торцами в плоскости излучающих поверх- зО. настей с двумя демпфирующими элементами, выполненными в виде пластин, а также тем, что в электрическую схему измерения добротности введен блок выделения второй гармоники изгибной моды колебаний, соединеннЫй с выходными электродами пьезоэлемента и тем, что пьезоэлемент выполнен из монокристалла силиката или германата висмута. На чертеже представлена схема описываемого манометра.Манометр содержит корпус 1 с гермовыводами 2, на которых на подвесах 3 закреплен в узлах стоячей волны собственных из.гибных колебаний пьезоэлемент 4 жестко соединенный своими торцами в плоскости излучающих поверхностей с двумя демпфирующими элементами 5, выполненными в виде пластин. Входная и выходная системы электродов пьезоэлемента 4 соединены, соответственно, в электрическую схему измерения добротности, образованную генератором 6, блоком 7 выделения второй гармоники изгибной моды колебаний и регистрирующим прибором 8. Пьезоэлемент 4 выполнен из монокристалла силиката или германата висмута.Манометр работает следующим образом.847094 Формула изобретения ВНИИ Филиа Заказ 5469/65 Тираж 907 Подписное П Патент; г. Ужгород, ул. Проентнаи, 4 Пьезселемент 4 возбуждается на резонансной частоте изгибной моды собственных колебаний от генератора 6 электрическим напряжением. При постоянном давлении контролируемой среды на выходной системе электродов пьезоэлемента 4 наблюдается стабильный уровень выходного сигнала,измеряемый регистрирующим прибором 8 иопределяющий добротность колеблющейсяэлектромеханической системы. Величина выходного сигнала обуславливается установившимся уровнем потерь пьезоэлемента 4 10на излучение в среду и на создание режима стоячей волны в подвесах 3. При изменении давления контролируемой средыпроисходит изменение потерь пьезоэлемента 4 на излучение и связанное с этим смещение точек крепления относительно узловстоячей волны, что приводит к изменениюдобротности колеблющейся электромеханической системы, измеряемой регистрирующим прибором 8 как выходной сигнал.Демпфирующие элементы 5, выполненные в виде пластин и жестко соединенныесвоими торцами в плоскости излучающихповерхностей пьезоэлемента 4, обеспечиваютповышение глубины модуляции добротности последнего, за счет повышения потерьна излучение в среду, что повышает чувствительность манометра и точность измерения давления, а также позволяет упростить конструкцию.Повышение чувствительности манометратакже обеспечивается введением блока 7 зпвыделения второй гармоники изгибной моды колебаний пьезоэлемента 4, так как измерение добротности осуществляется на более узкой резонансной кривой, чем резонансная кривая первой гармоники, что увелияивает крутизну выходной характеристики манометра,Применение монокристаллов силикатаили германата висмута, характеризующих 4ся высокими значениями коэффициентов электромеханической связи, в качестве материалов пьезоэлемента 4 позволяет проводить оптимизацию конструктивных параметров манометра применительно к различным условиям из применения. 1. Пьезоэлектрический манометр, содержащий кОрпус с установленным в нем пьезоэлементом с системами входных и выходныхэлектродов, генератор и электрическую схему измерения добротности, отличающийсятем, что, с целью повышения точности иупрощения конструкции, пьезоэлемент закреплен на подвесах в корпусе в узлах стоячей волны собственных изгибных колеба-ний и жестко соединен своими торцами вплоскости излучающих поверхностей с двумя демпфирующими элементами, выполненными в виде пластин.2. Манометр по п. 1, отличающийся тем,что, с целью повышения чувствительности,в электрическую схему измерения добротности введен блок выделения второй гармоники изгибной моды колебаний, соединенный с выходными электродами пьезоэлемента.3. Манометр по п. 1, отличающийся тем,что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, пьезоэлеемент выполнен из монокристалла силиката или германата висмута.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смагин А. Г., Ярославский. М. И.Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. М., Энергия, 1970, с. 97 - 101.2. Авторское свидетельство СССР647568, кл. б 01 1. 9/08, 01,06.77 (прототип).