Способ калибровки пьезодатчика давления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬСТВУ 1 и Союз Соеетскиз СоииалистическихГоаудлротееиай кенитет СССР пе Аллам изебретеиий и открытий/54/ СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ПЬЕЗОДАТЧИКА ДАВЛЕН(45) Дата опубликования Изобретение относится к области конт- рольно"измерительной техники.Известны способы калибровки датчика давления путем приложения к его чувствительной поверхности заданного давле ния и измерения выходного сигнала датчика постоянно подключенным к нему иэ" мерительным прибором 1 11. При этом из-эа недостаточной величины постоян" ной времени входной цепи измеритель- О ного прибора частотный диапазон измерения пьезодатчика ограничен величинамипорярка единиц герц 2, что не позволяет проводить его калибровку статическим давлением. 15Известны способы калибровки пьезодатчика давления путем нагружения его давлением за фронтом ударной волны в ударной трубе и регистрации выходного сигнала измерительным прибором 3) . 20 Такие способы не позволяют проводить калибровку при высоких давлениях порядка 1000 атм.Известны также способы калибровки пьезодатчика давления путем ступенца того нзгружения его чувствительной поверхности статическим давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчика измерительным прибором Ц . С помощью быстродействующего клапана производят сброс давления, а датчик держат постоянно подключенным к входу измерительного прибора.При высоких давлениях до 1000 атм обеспечение надежной работы быстродействующего клапана оказывается сложной технической задачей. Поэтому калибровку проводят при малых давлениях и экстраполирует полученные результаты на область больших давлений, что снижает точность измерений.Цель изобретения - упрощение процесса калибровки и повышение его точ- ности при высоких давлениях порядка 1000 атм.Поставленная цель достигается тем, что при калибровке пьезодатчика давления путем ступенчатого нагружения его чувствительной поверхности статическимЭ 7 О 5давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчикаизмерительным прибором пьезодатчик накаждой ступени нагружения подключаютк входу измерительного прибора на вре"мя, большее 3-5 величин постояннойвремени его входной цепи, и измеряютмаксимальное напряжениеНа фиг, 1 показана принципиальнаясхема устройства для реализации предложенного способа; на фиг, 2 - зависимости от времени действующего на пьезодатчик давления и напряжения на входеизмерительного прибора,Пьезодатчик содержит корпус 1 сразмещенными внутри кварцевыми пьезоэлектрическими пластинами 2, Пластины2 снабжены электродами 3, соединенными проводниками 1, 5 и ключом 6 сприбором для измерения напряжения, Начертеже позиция 7 обозначает предусилитель этого прибора с высоким входнымсопротивлением, а сам прибор не по"казан,Предлагаемый способ заключается вследующем.Пьезодатчик 1 соединяют с источникомстатического давления, например гидро"прессом 8. При этом ключ б разомкнут. После установления необходимойвеличины давления Р емкости пьезодат 1цика и подключенного к нему параллельно масштабного конденсатора /не показан/ заряжаются до напряжения, соответствующего приложенному избыточному давлению. Затеи в момент ,1 ключб замыкают. На измерительный приборпри этом поступает импульс напряженияс крутым фронтом и экспоненциальнымспадом, Амплитуда импульса Ц пропор"1циональна калибровочному давлению Р 1,а постоянная времени спада импульсасоставляет Т = ГК, где К - входноесопротивление прибора 7, С - суммарная емкость цепей, подключенных кего входу /датчик 1, провода , 5, емкость монтажа, масштабного конденсатора и т. д.l,Ключ б держат замкнутым в течениепромежутка времени, большего /3-:5/Т.. При этом емкость С полностью разряжается, Затем ключ б размыкают, ступен"чато увеличивают давление до величиныР и в момент 2 вновь замыкают ключ.На измерительный прибор поступает приэтом импульс напряжения с амплитудойЦ 2, пропорциональной разности давлении /Р - Р 1/, На следующей ступенинагружения получают амплитуду Щ, пропорциональную величине /Р -Р / Ф т. д.3 2 294 4Проводилась калибровка пьезокварцевого датчика давления на гидравлическом прессе в диапазоне до 6103 атм.Параллельно датчику был присоединенмасштабный конденсатор емкостью20103 пф. При этом постоянная времени разряда через собственное объемное и поверхностное сопротивлениядатчика составляла несколько часов.В качестве измерительного прибора ис"пользовался катодный осциллограф Чвходным сопротивлением й, = 0,5 10 Ом,Величина постоянной времени входнойцепи измерительного прибора с подключенным датчиком составляла Т - 1 О 2 с.Введение коммутации выходной элект, рической цепи пьезодатчика вместо коммутации приложенного к датчику давления позволяет устранить трудности, связанные с созданием быстродействующих клапанов высокого давления, упрощает процесс калибровки и повышает его точность,Кроме того, в этом случае можно использовать измерительный прибор с менеевысоким входным сопротивлением, чемв известном способе. Необходимая величина постоянной времени Е= ЦС будетопределяться не временем модуляциидавления, а временем замыкания ключа б, которое может быть сделано намного меньше. Это существенно упрощает конструкцию устройства для реализации способа и повышает его помехоустойчивость.формула изобретенияСпособ калибровки пьезодатчика давления путем ступенчатого нагружения егочувствительной поверхности статическим давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчика измерительным прибором, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения процесса калибровки и повышения его точности при высоких давлениях порядка 1000 атм, пьезодатчик накаждой ступени нагружения подключаютк входу измерительного прибора на время, большее. 3-5 величин постояннойвремени его входной цепи, и измеряютмаксимальное напряжение.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Бойков Н. А. Звездин П. С., Резник Л. Б. Измерение давлений при быстропротекающих процессах, М., "Энергия", 1970, с. 48, Й 9.2, Карпов Р. Г. Электроника в испытании тепловых двигателей. М., нМашгиз",19 б 3, с. 37705294 Ч. 40.80 дприятие ПАТЕНТ, Москва, Г, Беоежковская ням 53. Петунин А. Н. Методы и техникаизмерений параметров газового потока,И., "Машиностроение", 1972, с. 146. 6ч. Логинов В. Н. Электрические измерения механических величин. М "Энергия", 1970, с. 76, 77 /прототип/.