Пьезорезонансный датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2285 с 5)5 6 0 0 ИЗОБР ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И К АВТОРСКОМУ С(56) Авторское свидетельство СССРМ 1553858, кл. 6 01 1. 9/08, 08.06,88.(54) ПЬЕЗ 0 РЕЗОНАНСНЫй ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пьезорезонансным датчикам, и может быть использованодля измерения абсолютного и разностногодавлений с повышенной чувствительностью в условиях виброударных перегрузок, Цель изобретения - упрощение конструкции датчика, Для этого в датчике силопередающая балка выполнена в виде равноплечего коромысла 3, опирающегося на несдвигаемый упругий шарнир 4, изготовленный эа одно целое с корпусом 1. С обеих. сторон между коромыслом 3 и основанием корпуса параллельно оси опоры закреплены два одинаковых пьезоэлемента 8, 9. Коромысло 3 концами соединено с мембранами 2, 5 с жестким центром. Пьезоэлементы 8. 9 включены в схемы двух автогенераторов, с выходов которых снимается частотный сигнал, подаваемый на смеситель, на выходе смесителя получается выходной сигнал в виде разности двух частот, пропорциональный измеряемому давлению, 2 ил.Изобретение относится к контрольно- равны Ьо), где п - коэффициент умножения,измерительной технике, в частности к дат- После смесителя 23 частота выходного сигчикам, предназначенным для измерения нала будет+п 2 Жабсолютного давления. Для получения возможности измеренияЦелью изобретения является упроще как давления, так и разряжения пераонание конструкции датчика. чальные частоты автогенератора должныНа фиг. 1 изображен. разрез по центру . несколько отличаться друг от друга,пьезорезонансного датчика,; на, фиг, 2-. На фиг, 1 заменой крышки 18 крышкойблок-схема измерения со штуцером(как это выполненодля крышкиПрямоугольный корпус 1 пьезорезонан 17) датчик превращается в датчик разностисного датчика (фиг. 1) содержит узлы, аыпол- давлений,ненные за одно целое с ним, Силопередающая .:В предложенном датчике чувствительсистема состоит из мембраны 2 с жестким ность увеличивается согласно эффектуусицентром, коромысла 3, опирающегося на не- ления передачи давления (усилий) ксдвигаемыйупругий шарнир 4, выполненно 15 пьезоэлементам 8 и 9, Коэффициент транс за одно целое с корпусом 1. Другое плечо формации Кр входного усилия (приложенкоромысла 3 соединяется с второй мембра- ного к концу коромысла 3), в усилие,ной 5.с жестким центром, за одно целое . прикладываемое к пьезоэлементу 8 или 9выполненной с корпусом 1, Коромысло 3 (Рз), Определяется соотношением плеч 1 иимеет упрочняЮЩее Ребро бдля поаышения 20 1 О,кОРомысла:его прочности, С обеих сторон опоры 7 ко- . Рз 1ромысло 3 имеет плокопараллельные места, Р рдля закрепления пьезоэлементов 8 и 9 к где размеры 11 и 1 о указаны на фиг. 1.коромыслу и корпусу через кварцевые бру- Коэффициент трансформации в средски 10 - 13. Внутри корпуса 1, в свободном. 25 нем можно взять равным 5-8; При большихобъеме его,через шпильки закреплены пе.- . коэффициентах трансформации увеличивачатные платы 14 и 15. С наружной стороны ются габаритные размеры датчика, что некорпуса 1 закрепляется гермовод 16. Мемб- желательно.раны 2 и 5 с наружной стороны имеют кол- датчик обладает повышенной термопачки 17 и 18. Колпачок 17 имеетштуцер. 30 стабильностью. Это обуславливается тем,через который давление Р передается кчто при изменении температуры благодарямембране 2, аколпачок 18 наглухозакрыт., монолитности конструкции и его полнойПосле сборки и наладки схемы измерения симметрии по отношению к опоре коромыскорпус 1 с передней и задней сторон закРы- ла примененные пьеэоэлеиенты одинакововается крышками,.которыЕ по периметрам 35.изменяют свою частоту и на выходе не иэсвариваются с корпусом, создавая геРме- . меняется сигнал разностной частоты,тично закрытый объем, в котором, а также в 8 ыполненное монолитно с корпусомобъеме между колпачком 18 и мембраной 5, равноплечее коромысло полностью симметдля повышения термостабильности через . Рично .по отношению пьезоэлементов, заштуцергермоводасоздаетсявакуумвеличи крепленных на одинаковом расстоянии с-2 .3мм Рт ст:обеих сторон опоры; Такая симметричнаяПьезоэлементы 8 и 9 входят в схему,конструкцияпозволяетполучитьустойчивоеавтогенератора 19 и 20 (фиг, 2)Для еще виброударное состояние беэ появлениябольшего увеличения чувствительности ложных выходных сигналов.включены умножители 21 и 22 частоты, выходные 45. Выполнение механической части датчисигналы которых с частотами 1 и 12 подают-. ка из одйой,заготовки позволяет исключиться смесителю 23. На выходе смесителя сиг- взаимно сдвигаемые элементы конструкциинал имеет частоту 11-6 т.е, созданная монолитная конструкция поДатчик работает следующим образом. зволяет значительноуменьшить возможныйДействие давления Р через мембрану 2 50 гистерезис, Так как монолитная конструкс жестким центром в виде усилий через.ко- . ция датчика с применением силапередаюромысло 3 передается к пьезоэлементам 8 щей системы в виде равноплечегои 9, Если из-за деформации пьезоэлемент 8 коромысла с прикрепленными пьеэоэлесжимается, уменьшая свою частоту на вели-, ментами позволяет. получить достаточно вычину-ЬТ, то пьезоэлемент 9, растягиваясь, 55 соколе чувствительность, деформацииувеличивает свою частоту на величинуФЬ т. мембран с жестким центром незначительныПосле умножителей 21 и 22 частоты ав- и не превышают десятка микрон. Поэтомутогенераторов становятся и(10-Ж) и п(Ь+М возникающий гистерезис небольшой и им(было принято, что частоты автогенераторов практически можно пренебречь, деформа. Тираж 364 Подписноерственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 1140 ВНИИПИ КНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Га, 101 ция пьезоэлементов значительно меньше деформации мембран, В предложенной конструкции отсутствие несдвигаемых деталей конструкции и незначительная деформация чувствительных элементов позволяют уменьшить возможные погрешности,Предложенный датчик имеет более простую конструкцию и в основном изготавливается .фрезеровкой и дальнейшей обработкой на электроэрозиокном станке.Формула изобретения Пьезорезонансный датчик давления, содержащий вакуумированный корпус с основанием, первую мембрану, жесткий центр которой связан с одним концом коромысла, снабженного упругой опорой, связанной с корпусом, вторую мембрану с жестким центром. закрытую крышкой со штуцером, и два пьезоэлемента, причем 5 корпус коромысла и упругая опора выполнены за одно целое, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с,цельюупрощения конструкции, в нем жестжий центр второй мембраны связан с втормю,жцом коромысла, которое выпол нено. равнаплечим, а пьезоэлементы за. креплены симметрично с двух сторонупругой опоры; параллельно ее оси между коромыслом и основанием корпуса, причем обе мембраны выполнены идентичными за 15 одно целое с корпусом и коромыслом.