Устройство для измерения давления

Союз Советсннх Соцнапнстнчееннх РЕСПУбаННОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ и 830164(23) Приоритет 6 01 Ь 9/08 6 01 Ь 13/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15, 05. 81 А, С. Чурсин, Б. В. Липатов, В. В. Ви Г, М. Иванова и В. В. Коб(72) Авторы изобретения 1) Заявител нститут проблем механики АН ССС(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к приборо, строению, в частности к пьезоэлектрическим измерителям давления, измеряющим статическое и динамическое давления среды.Известно устройство для измерения давления с пьезоэлектрическими датчиками Ы .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезоэлектрический датчик давления 121 .Недостатком этого устройства на основе пьезоэлемента является невозможность измерения разности динамических давлений.Цель изобретения - расширение . Функциональных возможностей устройства.Цель достигаетсятем, что. в устройстве для измерения давления,содержащем пьезоэлектрический датчик давлния с пьезоэлементом; выполненным стремя симметрично расположенными,изолированными друг от друга электродами, центральный из которых подключен к генератору электрических .колебаний, а периферийные - по дифФеренциальной схеме включены на вход , измерительного прибора, датчик давления выполнен в виде трех камер с общим дном, разделенных между собой.двумя перегородками, средняя камеравыполнена герметичной, а две крайниекамеры снабженыподводящими патрубками, при этом в дне камеры размещенапластина пьезоэлемента, обращеннаясвоей поверхностью с тремя электродами в полости камер, причем центральный электрод расположен в герметичной камере, а периферийные электроды - в крайних камерах.На чертеже показана принципиальная схема устройства.Устройство содержит камеры 1-3 15 датчика, корпус 4 датчика, пьезоэлемент 5, электроды 6-8 на поверхности пьезоэлемента, генератор 9 возбуждения, разностный блок 10, усилитель 11, выходной прибор 12, патруб- ,20 ки 13 и 14. Устройство состоит издвух основных частей: датчика с пьезоэлементом и измерительной схемы. Датчик выполнен из трех камер 1-3, двеиэ которых 1 и 3 имеют подводящие 25 .патрубки 1 13 и 14 для соединения камер1 и 3 с измеряемой средой. Третья камера 2 не связана с измеряемой средой, в ней поддерживается постоянноедавление, например атмосферное, для 30 исключения влияния давления на воз 830164буждающий участок пьезоэлемента 5,Одна из поверхностей пьезоэлемента5 имеет три электрода 6-8, симметрично расположенные друг относительнодруга и изолированные между собой.На второй поверхности пьезоэлемента5 расположен электрод, связанныйс землей корпусом. Центральныйэлектрод 7 подключен к генератору 9возбуждения, а два других боковыхэлектрода 6 и 8 подключены на входразностного блока 10, выход которогосвязан с усилителем 11 и выходной аппаратурой 12,Устройство работает следующим образом.Сигналы с генератора 9 напряжения поступают на электрод 7 и приводятв колебательное состояние участок пьезоэлемента 5 под электродом 7 и соседних с ним областей. Механические колебания, распространяясь по пъезоэлементу 5, создают заряд на электродах6 и 8 (прямой пьезоэффект), величинакоторого пропорциональна при постоянной частоте возбуждения амплитудемеханических колебаний. Если геометрические размеры участков пьезоэлемента 5 под электродами 6 и 8 равны,то величина заряда на каждом электроде одинакова. Если давление в каждойкамере 1 и 3 совпадает по величине,то на выходе разностного блока 10сигнал отсутствует, При изменениидавления в одной из камер, напримеруменьшении, амплитуда колебания пьезоэлемента 5 в камере 1 увеличивается исоответственно увеличивается зарядна электроде 6, Это увеличение приводит к появлению сигнала на выходеблока 10, если давление в камере остается неизменным и сохраняется скольугодно долгоЕсли давление в камере 403 уменьшается, то возрастает сигнална, выхоце блока 10 и изменяет фазу.Данное устройство с использованиемпьезоэлемента 5 в режиме обратногои прямого пьезоэффекта позволяет 45измерять статическое и квазистатическое, а также динамическое разностное давление, имеет высокую точность и чувствительность, так как режим работы,пьезоэлемента выбирается на резойайсной линии. Применечие одного пьезоэлемента в режиме прямого и обратного пьезоэффекта позволяет получить независимое начало отсчета, исключающее влияние внешних и внутренних помех. Все это создает положительный технический эффект, выражающийся в повышении производительности проводимых исследований за счет повышения точности измерения разности давления и расширения диапазона измерения статического давления.Формула изобретенияУстройство для измерения давления,содержащее пьезоэлектрическийдатчик давления с пьезоэлементом,выполненным с тремя симметрично расположенными, изолированными друг отдруга электродами, центральный из которых подключен к генератору электрических колебаний, а периферийныепо дифференциальной схеме включенына вход измерительного прибора, о т,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, датчик давления выполненв виде трех камер с общим дном, разделенных между собой двумя перегородками, средняя камера выполнена герметичной, а две крайние камеры снабжены подводящими патрубками, при .этом в дне камер размещена пластинапьезоэлемента, обращенная своей поверхностью с тремя электродами в полости камер, причем центральный электрод расположен в герметичной камере, а периферийные электроды - в крайних камерах,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское Свидетельство СССРР 143585, кл. 6 01 Ь 9/08, 1960.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2531154/18-10, 14.10.77.830164 оставитель О, П ехред М. Коштура вКорректо мчик едактор Л, Ко а 3703/78 Тираж 907 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Рауюская наб д.