Датчик давления

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1 74 1 077 олнитель е к авт. свид-ву М. Кл.6011,9(22) Заявлено 181274 (21) 20847 18-1 присоединен м заявок Р 2128868, 2313085; 2360699 2316352 ствениыи коми СССРам изобретени открытий осу 3) Приоритет Опубликов 50680, Бюллетень Мо 31.787 088,8) Дата опубликования описани(71) Заявите еванский политехнический институт им. К. Маркса 54) ДАТЧИК ДАВЛЕ а иост лье э 2 с целью ий и быстские преэлектричес е пьезоре 1Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к датчикам давления.Известны датчики давления, содержащие корпус, мембрану и пьезоэлемен ты 1). Недостатком датчиков является большая погрешность при регистрации медленно протекающих процессов.Известны также датчики д вления, содержащие корпус, силопередакщую систему в виде мембраны с жестким центром, выполненного за одно целое с ним толкателя и полки, а также электромеханические преобразователи деформации в элекгрический сигнал, зажатые между корпусом и полкой с обеих ее сторон и выполненные в виде упругих цилиндров с тенэорезисторами (21. Эти датчики являются аналоговыми преобразователями и не обеспечивают высокой точности. Из-за низКой, собственной частоты упругихцилиндров быстродействие датчиков недостаточно. В предлагаемом датчике повышения точности измере родействия электромеханич обраэователи деформации в кий сигнал выполнены в видзонаторных преобразователей, а полка жестко соединена с толкателем. Кроме того, полка может быть выполнена за одно целое с толкателем. Пьеэореэонаторные преобразователи выполнены в виде пьезопластин, распределенных на пары, в каждой из которых они расположены с противоположных сторон полки и контактируют узкими гранями с упорными стойками, размещенными на полке. Одна из пьезопластин. каждой пары включена во времяэадающую цепь автогенератора, а другая - последовательно с выходом автогенератора, С целью повышения чувствительи с одной из сторон полки между опластинами и корпусом закреплена дополнительная полка и пара пьезопластин, контактирующая с дополнительной полкой и корпусом противоположными узкими гранями. Кроме того, пьезорезонаторные преобразователи выполнены в виде размещенных с обеих сторон полки пар упругих кольцевых элементов с закрепленными внутри в диаметральной плоскости пьезореэонаторами, причем в каждой паре плоскость одного из пьезорезонаторов параллельна а плоскость другого перпендикулярна плоскости мембраны.На фиг, 1 представлен датчик давления в разрезе; на фиг. 2 и 3 приведены схемы включения пьезорезонаторов в радиотехническую схему; на фиг, 4 - вариант датчика повышенной чувствительности; на Фиг. 5 - вариант датчика с электромеханическими пре 5 обраэователями в виде упругих кольцевых элементов, содержащих пьезорезонаторы.Датчик содержит корпус 1 и силопередающую систему в виде мембраны 2 с жестким центром, выполненным за одно целое с толкателем 3, и полки 4. Полка 4 жестко соединена с толкателем 3 и может быть выполнена за одно целое с ним. 15Между корпусом 1 и полкой 4 с обеих ее сторон с помощью шайбы 5 и втулки 6 зажаты электромеханические преобразователи деформации в электри. ческий сигнал, выполненные в виде 20 пье зоре зонаторных прео бр аз о в ат елей. Пьезорезанаторные преобразователи могут представлять .собой пластины, распределенные на пары 7, 8 и 9, 10, в каждой из которых они расположены с противоположных сторон полки и контактируют узкими противоплож -. ными гранями с полкой и корпусом. Плоскости пластин, разделенных пол-, кой, перпендикулярны. На полке 4 с обеих ее сторон размещены пары упор- ЗО ных стоек 11, одна из которых выполнена с винтом 12. Пластины контактируют со стойками другими узкими гранями. Между стойками 11 и пластиной 8 установлены изоляторы 13. К кор пусу прикреплена плата 14 с радиотехнической схемой, размещенная в экране.В варианте включения на Фиг. 2 одна из пластин кажцой пары 7 и 9 присоединена к времязадающим цепям автогенераторов 15, 16 соответствеино, а другиеи 10 включены последовательно с выходами автогенераторов в цепи пьезоэлектрических фильтров с резисторами 17, 18, Выходы45 фильтров 19 и 20 соединены с балансным усилителем 21 и регистратором 22. Пье зоре зонаторные преобразователи 5 римеют подстроечные конденсаторы С,-С 4,В варианте включения на фиг. 3пластины включены в схемы автогенераторов 23-26, выходы которых. попарно .соединены со смесителями 27, 28. Смесители 27, 28 включены на вход оконечного смесителя 29, соединенного с частотным дискриминатором 30 и регистратором 31.В варианте датчика повышенной чувствительности на Фиг, 4 между пьезо- еО пластинами 8, 10 и шайбой 5 закреплена дополнительная полка 32 и пара пьезопластин 33, 34, Пьезопластины включены в систему измерений по дифФеренциальной схеме. 65 В варианте датчика на фиг. 5 пьезорезонаторные преобразователи выполнены в виде пар упругих кольцевыхэлементов 35, 36 и 37, 38 с закрепленными внутри в диаметральной плоскости пьезорезонаторами 39, 40 и 41,42 сОответственно. В каждой паре плоскость одного из пьезорезонаторов параллельна, а плоскость другого перпендикулярна плоскости мембраны 2.Датчик давления работает следующимобразом.С помощью винтов 12 производят настройку частоты пьезорезонаторов.При действии давления мембрана 2 черезтолкатель и полку вызывает деформациипротивоположного знака у пьезорезонаторов каждой пары, в результате чегоизменяются их собственные частоты. Вдатчике, включенном по схеме на фиг.2, сигналы автогенераторов 15, 16 сзависящей от величины давления частотой модулируются по амплитуде припрохождении через пьезоэлектрическиефильтры, детектируются с помощью детекторов, усиливаются в балансномусилителе 21 и фиксируются регистратором 22.В датчике, включенном по схеме нафиг. 3, изменения частоты пьезорезонаторов суммируются при помощи смесителей 27 - 29, преобразуются в частотном дискриминаторе 30 и регистрируются прибором 31,Датчик обеспечивает высокую чувствительность, которую можно регулироватьизменением числа пьезорезонаторов.Повышению быстродействия способствует непосредственная передача действующей нагрузки от силопередающей системы к пьезорезонатору без промежуточных звеньев и жесткая конструкция силопередающей системы. Выполнение пьезорезонаторов с упругими кольцевыми элементами упрощает сборку и настройку датчика. Формула изобретения1. Датчик давления, содержащий корпус, силопередающую систему в виде мембраны С жестким центром, выполненного за одно целое с ним толкателя и полки, а также электромеханические преОбразователи деформации в электрический сигнал, зажатые между корпусом и полкой с обеих ее сторон, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и быстродействия датчика, электромеханические преобразователи деформации в электрический сигнал выполнены В виде пьезорезонаторных преобразователей, а полка жестко соединена с толкателем.2. Датчик по и, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что полна выполнена за одно целое с толкателем.3. Датчик по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что пьезорезонаторныепреобразователи выполнены в видепьеэопластин, распределенных на пары,в каждой иэ которых ои расположеныс противоположных сторон полки и контактируют узкими гранями с упорнымистойками, размещенными на полке,4, Датчик по п, 3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что одна из пьезопластин каждой пары включена во времязадающую цепь автогенератора, адругая - последовательно с выходомавтогенератора.5. Датчик по и. 3, отл ич аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, с одной изсторон полки между пьезопластинамии корпусом закреплена дополнительнаяполка и пара пьезопластин, контактирующая с дополнительной полкой и корпусом противоположными узкими гранями,6. Датчик поп. 1, отлича - ю щ и й с я тем, что пьезорезонаторные преобразователи выполнены в виде размещенных с обеих "торон полки пар упругих кольцевых элементов с закрепленными внутри в диаметральной плоскости пьезорезонаторами, причем в каждой паре плоскость одного иэ пьезорезонаторов параллельна, а плоскость другого перпендикулярна плоскости мембраны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Агейкин Д. М, и дрДатчики контроля и регулирования. М. Машиностроение, 1965, с. 619. 2, Агейкин Д. И. и др, Датчики контроля и регулирования, М Машиностроение, 1965, с. 65-66 (прототип).741077 ЦНИИПИ Закаэ 3191/4 Тираж 1019 Подписное илиал ППП Патент, .Ужгород, ул, Проектная,