Устройство для измерения давления

(51) 4 0 01 1. 9/08, 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ) "фК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТЕ;л;1 ": у ГИЬАВ 0 Т)."у(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение предназначено дляизмерения и контроля давлений в сисР(56) Авторское свидетельство, СССРУ 474716, кл, С 01 1 9/08, 1973.Авторское свидетельство СССРУ 1339423, кл. С 01 1 9/0825.04.86. темах управления технологическимипроцессами. Цель изобретения - повышение точности эа счет увеличениявременной стабильности. Влияние дестабилизирующих факторов приводит кизменению абсолютной величины уровняпеременного напряжения на выходесумматора 10 при измерении давлений.Для компенсации этого изменения сигнал, пропорциональный последнему,снят с пьезоэлектрической пластины6 и.через усилитель 11 подан на входвыпрямителя 12, с выхода которогосигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя 13Амплитуда переменного напряжения навыходе усилителя 13 пропорциональнаизмеренному давлению. 2 ил.1 13Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения.и контролядавлений в системах управления технологическими процессами,Целью изобретения является повышение точности за счет увеличениявременной стабильности.На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства для измерения давления; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1Устройство состоит из мембраны 1,закрывающей корпус 2 датчика, к которой через демпфирующую прокладку 3прикреплена пьезоэлектрическая пластина 4. К основанию корпуса черездемпфирующую прокладку 5 прикрепленапъезопластина 6.На одинаковых расстояниях от пьезопластины 4 и б размещена пьезопластина 7, которая крепитсяк стенкам корпуса через демпферы 8.Пьезопластина 7 подключена к выходугенератора 9Пьезопластины 4 и 6подключены к входам сумматора 10,причем пьезопластина 6 одновременносоединена с входом усилителя 11, выход которого подключен к выпрямителю12, Выпрямитель присоединен к входууправления коэффициентом передачиусилителя 13, к информационному входу которого подсоединен выход сумматора 10.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии приемныепьезоэлектрические пластины 6 и 7расположены при измеряемом давленииР=О на одинаковых расстояниях от излучающей пьезопластины 7. Величинырасстояний между пьезопластинамикратны половине длины ультразвуковойволны излучающей пьезопластины 7,При этом ультразвуковая волна, рас"пространяющаяся пьезопластиной 7;принимается пьезопластинами 4 и 6,а с их обкладок сигналы поступаютна входы сумматора 10. Благодаряодинаковой начальной установке иравенству резонансных частот пьезопластин 4, 6 и 7 сигналы, снимаемыес пьезопластин 4 и 6, равны по амплитудеТаким образом, переменное напряжение на выходе сумматора равно нулю.Этот сигнал поступает на вход усилителя 13 с регулируемым коэффициентом. передачи, коэффициент передачи которого в исходном состоянии равен 84980 2единице, а с выхода усилителя 13 сигнал нулевого уровня поступает на выход устройства, Единичный коэффициент5передачи усилителя 13 задан уровнемсигнала, поступающего с неподвижнойприемной пьезопластины 6 через усилитель 11 и выпрямитель 12 на входуправления коэффициентом передачиусилителя 13,Прн измерении величины давленияР, отличной от нулевого значения,. она компенсируется упругими свойствами мембраны 1, которая прогибаетсясовместно с пьезопластиной 4 внутрькорпуса 2. При этом в пределах величины упругой деформации мембраныпроисходит .уменьшение. толщины воздушной прослойки между пьезоэлементами2 О 4 ибПри неизменных величинах дестабилизирующих факторов происходит изменение амплитуды переменного напряжения, снимаемого в пьезопластийы 425 (знак изменения величины этого напряжения зависит от первоначальнойустановки пьезоэлементов и определяется условиями установления стоячейволны в воздухе на расстояниях, кратных половине длины волны), а амплитуда сигнала с пьезопластины б остается неизменной.Таким образом, на выходе сумматора10 присутствует переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине измеряемого давления Р, далее это напряжение поступаетчерез усилитель 13 с единичным коэффициентом передачи на выход устройст 40При влиянии на датчик дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры и влажности окружающей среды, ухода частоты генератора9 от резонансной частоты пьезопластин, а также старения пьезокерамических элементов, происходит одновременное относительное изменение начальныхуровней сигналов с пьезокерамическихпластин 4 и 6, что компенсируетсясумматором 10, По абсолютной величине компенсация происходит следующимобразом.Влияние дестабилизирующих факторов приводит к изменению абсолютнойвеличины уровня переменного напряже"ния на выходе сумматора 10 при измерении давлений. Для компенсации этотого изменения сигнал пропорциональ 111384980 4-Д Составитель М.ЖуковТехред М.Ходанич Корректор О.Кундрик Редактор Н.Слободяник Заказ 1404/38 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ный последнему, снят с пьезоэлектрической пластины 6 и через усилитель 11 подан на вход выпрямителя 12, с выхода которого сигнал подан на вход управления коэффициентом передачи усилителя,13. Таким образом, компенсация погрешности измерения по абсолютной величине производится за счет изменения коэффициента передачи усилителя 13.Амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 13 пропорциональна измеренному давлению Р и не зави сит от влияния дестабилизирующих 15 факторов. Формула изобретения Устройство для измерения давления, 20 содержащее датчик давления, включающий полый цилиндрический корпус, на открытом торце которого установлена мембрана, и три идентичные пьезоэлектрические пластины, расположенные 25 1 во внутренней полости корпуса параллельно одна другой, причем перваяпьезоэлектричеекая пластина закреплена на мембране, вторая - на днекорпуса, а третья . - на равном расстоянии между ними, и регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности за счет увеличениявременной стабильности, оно снабженогенератором, сумматором, усилителем,выпрямителем и усилителем с регулируемым коэффициентом передачи, приэтом выход генератора подключен ктретьей пьезоэлектрической пластине,первая и вторая пьезоэлектрическиепластины соединены с входом сумматора, выход которого соединен с входомусилителя, с регулируемым коэффициен"том передачи, к управляющему входукоторого подключена вторая пьезоэлектрическая пластина через последовательно соединенные выпрямитель иусилитель, .а к его выходу подсоединен регистратор.