Датчик давленя

Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11393 М 1 Ц,Дополнительное к авт, свид-ву 22) Заявлено 12.12.77(21) 2552706/18-1 г, Кл.01 1 9/08 с присоедннени аявки РЙ ретееллыХ квмитет СССР(23) Приоритет лам каебретеккни етерытеХ Опублико Дата опу но 25,01.80. Бвллетень М 3 икования описания 28.01.8 Д К 53 1.787088.8) и И, Ю. Скрип 72) Авторы изобретения. И. Скрип А, Скрип Киевский ордена Ленина политехни им. 50-летия Великой Октябрьскои и Киевский технологический инстит еский инс социалист ой револю 1) Заявител т легкой пром нос(54 ДАТЧИ Изобретение относится к о при боростроения, в частности, к датчикам давления.Известны датчики давления, в которых выходной электрический сигнал с помощью обратного преобразователя преобразуется в механическое усилие, компенсирующее входное давление 11. Благодаря охвату датчика отрицательной обратной связью через высокостабильный обратный преобразователь исключается влияние нестабильности параметров датчика и элементов измеритеНедостатком таких устройсттрудность изготовления точного оного преобразователя на широкийзон давлений, а также пониженноеродействие из-за инерционностимеханического обратного преобр льной схемы. в являетсятыст электроазоватехнической сущэффекту является лектрический ти и достигаем вольтныи истеля. Наиболее .близким и устройство, содержащь датчик давления и выс точняк калибровочных воздействий 21.Датчик содержит упругий элемент из пьезоэлектрика, выполненный в виде пл тины с двумя электродами и наклеенны ми тензорезисторами, Деформация плас тины из пьезоэлектрика преобразуется в приращение сопротивления тензорезисторов, включенных в мостовую измери тельную схему с источником питания, 10фильтром никиях частот, усилителем и регистратором.Калибровочное воздействие, вызывающее деформацию пластины из пьезоэлек рика, создается подачей импульсов напряжения на электроды пластины от вы соковольтного источника. Измеряемое давление и калибровочное воздействие преобразуется затем в выходное напряжение мостовой измерительной схемы. По значению приращения выходного напряжения соответствующего калибровочному импуль су, судят о чувствительности датчика.Недостатком этого устройства является дополнительная погрешность от371температурной и временной нестабильности высоковольтного источника напряжения, а также влияние калибровочноговоздействия на выходной сигнал измерительной схемы, Непостоянство высокого напряжения датчика не позволяетдостаточно полно скомпенсировать в выходном электрическом напряжении датчика дополнительную составляющую от воздействия калибровочного сигнала. Крометого, процесс калибровки проводится циклИчески, что не исключает погрешностиот измерения чувствительности в периоды между калибровками,Целью изобретения является повышегние точности датчиков для непрерывногоконтроля и регистрации давления.Поставленная цель достигается тем,что в датчик давления, содержащий упругий элемент из пьезоэлектрическойпластины с двумя эпектродами и наклеенными тензорезисторами, включенными вмостовую измерительную схему с источником питания, выход которой черезфильтр нижних частот соединен с входомдифференциального усилителя, выход которого подключен к регистратору, и высоковольтный источник напряжения, соединенный через ключ с электродами пьезоэлектрической пластины, введены последовательно включенные фильтр верхних частот, фазочувствительный выпрямитель и второй дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого черезделитель напряжения соединен с высоковольтным источником напряжения, авыход соединен с управляющим входомрегулируемого резистора, включенногов диагональ питания моста, и мультивибратор, выход; которого соединен с управляющими входами ключа и фазочувствительного выпрямителя, выход которогоподключен к инвертирующему входу первого и входу второго дифференциальныхусилителей.На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого устройства стабилизации чувствительности электрическихдатчиков давления,Упругий элемент датчика выполнен изпьезоэлектрической пластины 1, на которую наклеены тензорезисторы 2. Пьезоэлектрическая пластина 1 охваченаэлектродами 3, соединенными с источником высоковольтного напряжения 4 через ключ 5, цепь управления которогоподключена к мультивибратору 6. Тенчорезисторы 2 включены в мостовую 13934измерительную схему 7, снабженную источником питания 8 с регулируемым сопротивлением,9 в диагонали питания моста.5 К выходной диагонали моста подключены фильтр нижних частот 10 фильтрверхних частот 11. Выход фильтра нижних частот 10 соединен с входом дифференциального усилителя 12, на выходе1 О которого включен регистратор 13.Выход фильтра верхних частот 11подключен к фазочувствительному выпрямителю 14, управляющим входом подключенного к мультивибратору 6, Выход15 фазочувствительного выпрямителя .14 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 12 и входом второго дифференциального усилителя 15, вы- .ход которого подключен к управляющему20 входу регулируемого резистора 9, включенного в .диагональ источника питаниямоста 8. Инвертирующий вход дифференциального усилителя 15 подсоединен через делитель напряжения 16 к высоковопьтному источнику напряжения 4,Устройство работает следующим образом. Под действием давления Рх пьезоэлектрическая пластина 1 с наклеен 30ными тензорезисторами 2 деформируется,При подаче напряжения на электроды 3от высоковольтного источника 4 возникают дополнительные деформации (обратный пьезоэффект), пропорциональные приложенному напряжению. При разомкну 35том ключе 5, управляемом мультивибратором 6, дополнительные деформации отсутствуют.Выходное напряжение мостовой схемы407 с тензорезисторами 2, включенными вплечи моста, в этом случае будет определяться только измеряемым давлением Р,45где К, - коэффициент, учитывающийупругие свойства пьезоэлектрической пластины 1;5 в , крутизна преобразования Рв деформацию, определяемая50геометрическими размерамипластины;- крутизна преобразования де 2формации пьезоэлектрической55пластины в приращения сопротивлений тензорезисторов;51 - крутизна преобразования711393точником напряжения, а выход соединенс управляющим входом регулирующегорезистора, включенного в диагональ питания моста, причем вЫход мультивифа 5 тора соединен с управляющими входамиключа и фазочувствительного выпрямитет- ля, выход которого подключен к инвертируюшему входу первого и входу второго дифференциальных усилителей,ЦНИИ аказ 8998/ Филиал ППП фПатен Ужгород,оектная,. тины,с электродами и наклеенными тензорезисторами, включенными в мостовуюизмерительную схему с источником питания, выход которой через фильтр нижних частот соединен с входом дифференциального усилителя, выход которогоподключен к регистратору, и высоковольный источник напряжения, соединенныйчерез ключ с электродами пьезоэлектрической пластины, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью повышения точности измерения давления, в него введены мультивибратор и последовательновключенные фильтр верхних частот., фазочувствительный выпрямитель и второйдифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через делитель напряжения соединен с высоковольтным исИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Под редакцией Е. Г. Шрамкова Электрические измерения ",Высшая школа", М., 1972, с. 433.