Датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 760413 А 01 90 С 5 ЗОБ ТЕНИ ЬСТВУ ент- встной иче- нуты онтрольно ости к пьеавления, и ыстропереда жидких и Пьезопластины ральных отвер вительность, а работы в усло ских нагрузок д относительно о са на угол, крат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Научно-исследовательский институт физических измерений(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 1383120, кл. 6 01 1 9/08, 1986.2, Авторское свидетельство СССР В 1441211, кл, 6 019/08, 1986,(57) Использование; датчик давления предназначен для измерения быстропеременных давлений различного вида жидких и газообразных сред. Сущность изобретения; датчик давления состоит из корпуса 1 с выИзобретение относится к кизмерительной технике, в частнзоэлектрическим датчикам дпредназначено для измерения бменных давлений различного вигазообразных сред,Известен пьезоэлектрический датчик давления типа ПДС - 6000, содержащий корпус, основание и чувствительный элемент, выполненный в виде пакета иэ чередующихся пьезопластин и металлических дисковых контактов(1.Известен пьезоэлектрический датчик давления, содержащий корпус и размещенный в нем пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде пакета пьезокристаллических пластин, соединенных с помощью металлических дисков и токопроводов электрически параллельно. полненной с ним за одно целое мембраной 2, основания 3, между которыми зажат чувствительный элемент 4, состоящий из силопередающего элемента 5 и чередующихся пьезоэлектрических дисков 6 с токосъемными пластинами 7. Основание 3 и силопередающий элемент 5 выполнены из диэлектрического материала на основе керамики. На одной из сторон каждой токо- съемной пластины 7 выполнены плоские жесткие выводы 8, закрепленные под углом к плоскости пластины, Выводы 8 располагаются вдоль боковых граней чувствительного элемента 4, пропущены через отверстия основания 3 и соединены с помощью контактной колодки 9 и перемычек в единую измерительную цепь, 4 ил,в датчике не имеют ц стий, чем повышается ч для обеспечения надеж виях воздействия механанные пластины развер дна другой вокруг оси ко ный 900 (2,Недостатком известного датчика является невысокая надежность работы датчика в условиях воздействия механических факторов (ударов, вибрации и т.д,) высоких уровней. Это обусловлено тем, что данная конструкция не исключает полностью случайных радиальных смещений, как пьезоэлектрических, так и металлических дисков. а также угловых перемещений последних, что может привести к коротким замыканиям между смежными металлическими дисками, 1760413а в худшем случае и к разрушению чувствительного элемента.Целью изобретения является повышение надежности работы пьезоэлектрического датчика давления.Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем корпус, установленные в нем по одной оси мембрану, основание и расположенный между ними пакет пьезоэлектрических дисков с размещенными между ними токосъемными пластинами, пьезоэлектрические диски и токосъемные пластины выполнены в виде многогранников, а пакет набран в виде призмы, при этом каждая иэ токосьемных пластин снабжена жестким выводом, закрепленным под углом к пластине и размещенным на боковой грани призмы, а в основании выполнены отверстия, в каждом из которых расположен вывод, при этом на каждой грани призмы размещено не более одного вывода, а на внешней стороне основания выводы соединены между собой перемычками,Датчик давления изображен на фиг.1 - 4, На фиг, 1 показана конструкция датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б; на фиг, 4 - развертка боковой поверхности чувствительного элемента с нумерацией контактных выводов.Датчик давления состоит из корпуса 1 с выполненной с ним эа одно целое мембраной 2, основания 3, между которыми зажат чувствительный элемент 4, состоящий из силопередающего элемента 5 и чередующихся пьезоэлектрический дисков 6 с токосъемными пластинами 7. Основание 3 и силопередающий элемент 5 выполнены из диэлектрического материала на основе керамики, На одной из сторон каждой токо- съемной пластины 7 выполнены плоские жесткие выводы 8, закрепленные под углом к плоскости пластины, Выводы располагаются вдоль боковых граней чувствительного элемента 4, пропущены через отверстия основания 3, с помощью контактной колодки 9 и перемычек 10 выводы 8 соединены на внешней стороне основания в определенной последовательности между собой, за счет чего создается единая измерительная цепь датчика. Токосьемные пластины 7 с плоскими жесткими выводами 8 в собранном чувствительном элементе 4 играют все вместе роль жесткого стакана, который фиксирует пьеэодиски 6 в строго определенном положении, как относительно друг друга, так и относительно воспринимающей мембраны 2. Этим предотвращаются радиальные и угловые перемещения пьезодисков 6, замыкание между собой выводов токосьемни 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ков, повышается надежность работы датчика, Электрическое соединение пьезодисков 6 в единый измерительный модуль только за счет контактной колодки позволяет: во-первых, освободиться от паяных соединений в чувствительном элементе 4, во-вторых, проводить диагностику любого пьеэодиска (при снятии колодки 9 с основания 3), а также легко коммутировать в любой последовательности пьезодиски 6, исключая при необходимости часть из схемы измерения. При коммутации желательно, чтобы контактные перемычки 10 на контактной колодке 9 не пересекались одна с другой.Принцип действия датчика следующий. При действии на приемную полость датчика измеряемого параметра, например, быстро- переменного давления, воспринимающая мембрана 2 передает деформацию через силопередающий элемент 5 на пьезоэлектрический чувствительный элемент 4, Под действием деформации в указанном чувствительном элементе 4 возникают заряды, которые снимаются с токосьемных пластин 7 и через выводы 8 электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению, поступает на вход вторичной аппаратуры (например, усилитель заряда "Девиз" ),Предложенная конструкция датчика давления обеспечивает следующие технико-экономические преимущества; повышение надежности работы прибора, особенно, в условиях механических воздействий высоких уровней;исключение использования клеевых способов сборки чувствительного элемента и паяных соединений пьеэодисков между собой. что позволяет расширить температурный диапазон использования датчика в область высоких температур (до 700- 800 С);позволяет увеличить гарантийный ресурс работы датчика эа счет обеспечения диагностирования целостности и работоспособности, как всего чувствительного элемента, так и каждого пьезодиска в отдельности,Формула изобретен ия Датчик давления, содержащий корпус, установленные в нем по одной оси мембрану, основание и расположенный между ними пакет пьезоэлектрических дисков о размещенными между ними токосьемными пластинами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в нем пьезоэлектрические диски и токосъемные пластины выполнены в виде многогранников, а пакет набран в виде призмы, при этом каждая из токосьемных пластин выполнена с жестким выводом, закрепленным под угломк пластине и размещенным на боковой грани призмы, а в основании выполнены отверстия, в каждом из которых расположен вывод, при этом на каждой грани призмыразмещено не более одного вывода,1760413 оставитель В,Маринхред М.Моргентал Редактор тор С.Пека ольска зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 каз 3182 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5