Пьезоэлектрический датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 1270593 51) 4 0 01 1 9/08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Красного Знамени механический институт(56) Проектирование датчиков для измерения механических величин,/Под ред. Е. П, Осадчего. - М.: Машиностроение, 1979.Туричин А. М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин, 5-е изд-е. -Л.: Энергия, 1975, с, 279. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВ- ЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность измере-, ния за счет исключения влияния вибраций. Пьезоэлементы 2 закреплены на инерционном теле 4, связанном с корпусом 6 посредством упругой подвески 5 со сквозными отверстиями, Полость 9 корпуса заполнена диэлектрической жидкостью, испытывающей при воздействии давления на мембрану 11 всестороннее гидростатическое сжатие, вызывающее появление разности потенциалов между электродами 3 пьезоэлементов 2 и инерционным телом 4, При вибрации объекта на низких час-тотах мембрана 11 и корпус 6 не смещаются относительно друг друга. 1 ил.1270593Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именнок устройствам для измерения пульсаций давления в жидких и газообразныхсредах. 5Цель изобретения - уменьшениепогрешности измерения путем исключения влияния вибраций.На чертеже изображен предлагаемый пьезоэлектрический датчик давления.Пьезоэлектрический датчик давления жестко установлен в элементе исследуемой конструкции 1. Пьезоэлементы 2 с электродами 3 жестко 1 15скреплены с инерционным телом 4 через упругую подвеску 5 и электричес-;ки соединены с корпусом датчика 6,Диэлектрический низкомодульный материал, например глицерин, введенный 20через отверстие 7 с заглушкой 8 вкорпусе датчика 6, находится в полости 9, образованной внутреннимистенками 10 корпуса датчика 6 и мембраной 11, Электроды 3 пьезоэлементов 2 с помощью проводника 12 электрически связаны со штыРем 1 3, изолированным от корпуса датчика 6 изоляционной втулкой 14. Вторым электродом является выступающая винтовая 30часть 15Датчик работает следующим образом.При воздействии давления Р намембрану 11 последняя прогибается,при этом вязко-упругий материал (жид 35кость), заполняющий полость 9, испытывает всестороннее.гидростатическоесжатие (давление). Гидростатическоедавление жидкости воздействует напьезоэлементы 2. Приэтом между40электродами 3 и инерционным телом 4возникает разность потенциалов, которая через подвеску 5 и корпус 6,с одной стороны, и через проводник 12,с другой стороны, передается на винтовую корпусную часть 15 и штырь 3разъема. Таким образом, между электродами 13 и 15 разъема возникает разность потенциалов, прямо пропорциональная измеряемому давлению. 50 При деформации объекта 1, например при изгибе в плоскости чертежа, изменение объема полости 9 несущественно даже в случае, когда механические напряжения в корпусе преобразователя достигают предельно допустимых значений. По этой причине указанная деформация объекта не сопровождается возникновением гидростатического давления в полости 9, а влиянием этого вида деформаций на точгность измерения давления Р можнопренебречь. Аналогичная картина имеет место при других видах деформации объекта измерения,При вибрации объекта измерения внаправлении оси преобразователя счастотой, большей собственной частоты системы инерционное тело - подвеска, имеет место режим колебаний,так называемый режим виброметра, Вэтом режиме инерционное тело во время вибрации практически неподвижно,и, следовательно, инерционное тело 4с пьезоэлементами 2 практически неиспьггывают инерционных воздействий.Заряда на электродах 3 пьезоэлементов 2 под действием указанной вибрации не возникает. Мембрана 11 перемещается Вместе с жидкостью, находящейся в полости 9 и корпусом 6(это движение приближается к движению абсолютно твердого тела; тембольше, чем ниже частота колебаний).На низких частотах амплитуда вибраций, оказывающая нежелательное влияние на работу преобразователя, достигает наиболее высоких уровней. Однако в предлагаемой конструкции привибрации на низких частотах мембрана 11 и корпус 6 не смещаются относительно друг друга и, следовательно, объем полости 9 не изменяется,не возникает гидростатическое давление в жидкости, заполняющей полость9, не возникает заряд в пьезоэлементах 2 и погрешность от влияния виб;рации отсутствует. Таким образом,при указанной вибрации сигнал, обусловленный инерционными усилиями впьезоэлементе, а также гидростатическим давлением в полости 9, практически отсутствует. Для уменьшения влияния деформации и вибрации объекта измерения на результат измерения необходимо, чтобы собственная частота колебаний системы инерционное тело - подвеска была меньше, чем низшая граничная частота спектра измеряемого давления,формула изобретения Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий корпус с полостью с одной стороны ограниченной мембра1270593 Составитель Е. ПруцковРедактор Л, Пчелинская Техред И.Попович Корректор И. Муска Заказ 6232/42 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ной, и пьезоэлектрические элементы сэлектродами, расположенные в полостикорпуса, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения погрешности измерения путем исключениявлияния вибраций, он снабжен размещенным в полости корпуса инерционным телом, связанным со стенками корпусапосредством упругой подвески, выполненной со сквозными отверстиями,при этом полость корпуса заполненадиэлектрической жидкостью, а пьезоэлементы закреплены на инерционномтеле с двух его сторон.