Пороговый датчик высоких давлений

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 1696922 А 6 01 1 11/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 935727, кл. 6 01 1 9/02, 1980,(54) ПОРОГОВЫЙ ДАТЧИК ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ,(57) Изобретение относится к технике высокихдавлений, в частности к пороговымдатчикам давления с реперными чувствительными элементами. Цель изобретения - расширение верхнего предела измеряемого давления до 43,0 кбар и упрощение конструкции датчика, Для этого чувствительный элемент 1 датчика выполняют из сегнетоэлектрического керамического материала цирконата-титаната-свинца-лантана при определенном соотношении компонентов. Чувствительный элемент 1 датчика под давлением претерпевает фазовый переход и в момент фазового перехода происходит скачкообразное изменение электрической емкости (диэлектрической проницаемости), что фиксируется измерительным мостом.7 ил,Изобретение относится к технике высоких давлений и может быть использовано для измерения давления и калибровки установок высокого давления в промышленных установках и аппаратах высокого давления, используемых для научных исследований.Целью изобретения являешься расширение верхнего предела измеряемого давления до 43 кбар и упрощение конструкции датчика.Чувствительный элемент порогового датчика высоких давлений выполнен из сегнетоэлектрического керамического материала титаната-цирконата-свинца-лантанаРЬ 1-хЭх (Т 0,47 Его,вз) 03где х = О - 10 ат.а.Кроме припаивания двух тоководов длявывода из камеры высокого давления на регистрируемый прибор, никакой подготовки к работе датчика не требуется.На фиг, 1 показана камера высокого , давления, в которую помещен пороговый датчик высоких давлений, разрез; на фиг.2 - 6 - зависимости диэлектрической проницаемости е чувствительного элемента от давления при 20 С для составов с различным содержанием лантана (2 - О; 3 - 2,5;4,0 - 5,0; 5,0-7,5; 6-10 ат.э), демонстрирующие скачки диэлектрической проницаемости до давления (первые пики низкокилобарные переходы, вторые пики - высококилобарные переходы); на фиг. 7 - калибровочная кривая в зависимости от входящего в материал чувствительного элемента содержания лантана ( для высококилобарных переходов;- для низкокилобарных переходов).Датчик содержит чувствительный элемент 1, электроды 2 и тоководы 3. Камера высокого давления включает ячейку 4 с передающей давление средой 5 и наковальни б.Указанные составы используются в качестве чувствительного элемента датчика. К электродам 2 таблетки или части таблетки припаяны тоководы 3 и готовый датчик помещен в камеру высокого давления, где передающей давление средой 5 служит твердое тело или жидкость. Тоководы 3 подсоединены к измерительному мосту,В процессе работы установки высокогодавления наковальни б осуществляют сжа- тие среды 5, передающей давление, заключенной в ячейку 4 камеры сверхвысокого давления, в которой находится датчик. Среда, передающая давление, подвергает сжа чувствительный элемент 1 с ростом давле 5 ния претерпевает фазовый переход, что ха- . рактеризуется изменением (скачком) 10 нительного устройства. Точность регистра 20 ции заданного уровня давления й 0,1 кбар. Срабатывание датчика осуществляется в ди 30 35 40 50 55 тию чувствительный элемент 1 датчика. Давление в материале датчика индуцирует фазовые переходы, в связи с чем емкостного е сигнала, который с помощьютоководов 3 от электродов 2 поступает намост и регистрируется последним. Данные сегнетоэлектрические составыпод давлением претерпевают фазовые переходы и в момент фазового перехода происходит скачок емкости - диэлектрической проницаемости е (фиг.2-6),Резкое изменение емкости я при фазовом переходе регистрируется цифровым или другим емкостным мостом или может служить сигналом для срабатывания исполапазоне до 43,0 кбар,Сегнетоэлектрический керамический материал титаната-цирконата-свинца-лантана, претерпевающий под действием давпения два фазовых перехода, имеет на каждой из калибровочных кривыхсвою реперную точку, поичем одна из них для низкокилобарных, другая для высококилобарных переходов. Выбором состава для чувствительного элемента достигается нужный порог срабатывания датчика в пределах 0,1-43,0 кбар.Предлагаемый датчик расширяет диапазон рабочих давлений до 43 кбар, упрощает конструкцию и технологию изготовления, позволяет использовать экологически чистые реперные материалы, дает возможность получения реперной точки низкокилобарного диапазона при работах с твердыми средами, а скачки емкости е возможно использовать в качестве сигнала для срабатывания исполнительного устройства.Ф о р мул а изобретения Пороговый датчик высоких давлений, содержащий чувствительный элемент, выполненный из сегнетоэлектрического материала и снабженный электродами с тоководами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения верхнего предела измеряемого давления до 43,0 кбар и упрощения конструкции, в качестве сегнетоэлектрического материала использована керамика из соединения РЬ 1-х.ах(То,о 2 го,5 з)Оз, где х=0-10,0 ат.а, 16969221 б 96922 аоа рФиг,К остааитель О. Полеехред М,Моргентал К рректор Т, Мал лла едактор П КНТ СССР Гос по изоб 35, Рау Вторн КЯ м и Откиская наб., 4/5 0"Пате П зводственно-издательский комби з 4ВНИ Тираж рственногО коиитЕ 113035, Москаа, иСЯОВрыти