Пьезорезонансный датчик давления

)5 С 01 3, 0 с Г,.,Д,;Д1 ь.:.л "ь 5 лй 11иО Ейд БРЕТЕНИЯ ПИСАНИ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ резонансным датчикам быть использовано дл лютного и разностног вышенной точностью. чается повышенной те и виброударной устой гистерезисом. Корпус за одно целое с конс снабженной пьезоэлем силопередающей и сил щей системами. Два к силоуравновешивающей упругие опоры 16, 17 ронне вырезанных сте ных за одно целое с 54) ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕИзобретение относится к пьезо(56) Малов В.В, Пьезорезонансныедатчики. И,: Энергия, с. 176,давления и может я измерения абсоо давлений с по- Датчик (Д) отлирмостабильностью чивостью и малымД выполнен ольной балкой 2, ентами 7, 8, и с оуравновешиваюоромысла 14, 15системы имеют в виде двусто" ржней, выполнен- корпусом 1 в про.1553858 510 тивоположных его стенках. Коромысла14, 15, выполненные за одно целоес опорами 16, 17, на одном концеимеют передвигаемые балансировоцныегрузы 20, 21, Другие концы коромыселвыполнены за одно целое с силопередающими штоками 10 13, расположенными выше и ниже рамной конструкциипьезоэлементов 7, 8, и каждый штокимеет двусторонние вырезы для повыИзобретение относится к контрольно,измерительной технике и, в частнос,ти, к датчикам, предназначенным для измерения абсолютного давления.Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения путем повышения термостабильности и виброударной устойчивости.На фиг.1 изображен пьезорезонансный датчик; на фиг,2 - блок-схема из мерения.Датчик содержит корпус 1, в котором на выполненной за одно целое с ним консол.ьной балке 2 через кварцевые бруски 3 - 6 закреплены пьезоэлементы 7 и. 8. Выводные концы пьезоэлементов подключены к выводам гермоввода (не показан), прикрепленного к корпусу 1. В корпусе 1 установлена мембрана 9 с жестким центром, связанная через шток 10 с концом бал- З 5 ки 2. Шток 10 имеет двусторонне выполненные вырезы 11, 12, повышающие его податливость, К противоположной стороне балки 2 присоединен дополни 40 тельный шток 13, также имеющий вырезы. Силоуравновешивающая система выполнена в виде двух коромысел 14 и 5, которые через упругие опоры 16, 17 оперты на выступы 18, 19, нацело45 изготовленные в корпусе 1. Силоуравновешивающие коромысла на концах имеют балансировоцные грузы 20 и 21, месторасположение которых устанавливается экспериментальным путем. Давление через штуцер 22 передается мем бране 9 с жестким центром. На фиг.1 показаны технологичные отверстия, необходимые для изготовления в процессе фрезеровки. Силопередающие штоки 10, 13, консольная балка 2, 55 коромысла 14, 15 упругие опоры 16, 17 выполнены эа одно целое с корпусом 1 из единой заготовки. шения их податливости. Действие измеряемого давления через мембрану 9 и силопередающие штоки передается на консольную балку 2, вызывая деформации растяжения - сжатия пьезоэлементов 7, 8. Деформация пьезоэлементов преобразуется в частоту и на выходеФдатчика получается выходной сигнал в виде разности двух частот, пропорциональной давлению. 2 ил. Пьезоэлементы 7 и 8 входят в схе"му автогенераторов 23, 24 (фиг,2).Для повышения чувствительности включены умножители 25 и 26 частоты, выходные сигналы которых с частотамиГ и й подаются смесителю 27. Навыходе смесителя сигнал имеет частоту Е-Е.Датчик работает следующим образом,Действие давления Р через мембрану 9 с жестким центром передаетсяв виде усилий через штоки 10 и 13к концу балки 2, Бсли из-за деформации балки пьезоэлемент 7 растягивается и увеличивает свою частоту на величину +дй, то пьезоэлемент 8 сжимается, уменьшая свою частоту на величину -М .После умножителей 25 и 26 частотыавтогенераторов становятся п(ГО+И)и п(Г -М) (частота автогенераторовпринята равной Го ) где и - коэффициент умножения, После смесителя 27частота выходного сигнала будет+п 2 И. Для получения возможности измерения как давления, так и разрежения первоначальные частоты автогенератордв должны несколько отличатьсяоднаот другой.Для повышения термостабильностипередние и задние стенки датчиказакрывают крышками и по периметрусваривают с корпусом, После этогов замкнутом объеме пьезорезонансногодатчика создается вакуум величиной10 - 10 мм рт.ст,На фиг.1 пунктиром показана втораяаналогичная мембрана с жестким центром, прикрепленная к корпусу и закрытая крышкой, содержащей штуцер,Такая конструкция уже является датциком разности давлений.гВ предложенном датчике значительно выше термостабильность. Это обус5 155 ловлено тем, что силоуравновешивающие системы в виде коромысел с балансировоцными грузами имеют симметричное расположение выше и ниже балки с присоединением каждого коромысла через опоры к противоположным стенкам корпуса. Если из-за изменения температуры произойдет изменение конструктивных размеров элементов, расположенных выше и ниже пьезоэлементов, то деформации будут одинаковыми и это не приведет к появлению ложных выходных сигналов.Полная симметрия силопередающей, силоуравновешивающей систем по отношению к рамочной конструкции пьезо" элементов позволяет получить устойчивое виброударное состояние без появления ложных выходных сигналов.Выполнение механицеской части датчика из одного куска металла позволяет исключить взаимно сдвигаемые элементы конструкции, т.е. созданная монолитность конструкции позволяет значительно уменьшить возможный гистерезис. Так как рамочная конструкция с прикрепленными пьезоэлементами позволяет получить достаточно высо- . кую чувствительность, необходимость деформации мембраны с жестким центром незначительна и не превышает десяти микрон, то возникающий гистерезис невелик и практически им можно пренебречь. При необходимости вместо гофрированной мембраны можно применить мембрану, выполненную из аморфной кварцевой пластины. В предложенной конструкции отсутствие несдвигае 3858 6мых деталей конструкции позволяетзначительно уменьшить возможные соответствующие погрешности.5Предложенная конструкция изготовляется фрезеровкой. формула изобретения О Пьезорезонансный датчик давления,содержащий корпус, в котором закреплена мембрана, связанная через основной силопередающий шток с упругимэлементом в виде консольной балки с 15 двумя выемками на противоположныхгранях, на которых закреплены пьезо-элементы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения погреш"ности измерения за счет повышения 20 термостабильности и виброударнойустойчивости, он снабжен двумя коромыслами - первым и вторым с подвижными балансировочными грузами на од"ном из концов и упругими опорами, 25 связанными с корпусом, и дополнительным силопередающим штоком, при этомпервое коромысло соединено с основным силопередающим штоком, а второес дополнительным силопередающим штоЗо ком, который связан с концом консоль"ной балки со стороны, противоположной стороне присоединения к ней .основного силопередающего штока, причем корпус, консольная балка, силопередающие штоки, коромысла и упру-,гие опоры выполнены за одно целое,а основной и дополнительный силопередающие штоки в местах их соединения с консольной балкой и коромысла" 4 О ми имеют двусторонние вырезы.1553858 Составитель Н,Матрохинаа ктор А. Ма ковская Техред М. Дидык Ко.Пожо рре водственно-издательский комбинатПатент, г.ужгород, ул.Гагарина,Заказ 451 Тираж 46 ВНИИПИ Государственного комитет 113935, Москва, по изобретениям и-35, Раушская наб. дписное крытиям при ГКНТ СССР д, 4/5