RU1796591C - Устройство дл поверки пьезоэлектрических датчиков давлени - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к метрологии, в частности к устройствам дл  поверки пьезоэлектрических датчиков давлени , и позвол ет расширить эксплуатационные возможности устройства. Сущность изобретени : устройство содержит электро- мёханийеский генератор колебаний, управл емыйпьезоэлектрическим преобразователем 13 с помощью внешнего генератора 25, датчик ускорени  20, установленный на хвостовике 19 электромеха- -Нйческдго генератора, контактирующего с испытуемым Датчиком давлени  1. Причем выход Датчика ускорени  20 подключен через вто|рой масштабный усилитель 20, второй узкополосный анализатор спектра 23 на вход второго регистратора 24, а выход испытуемого датчика давлени  1 - через первый масштабный усилитель 3, первый узкополосный анализатор спектра 4, на вход первого регистратора 5 и регистрирующий прибор 2, Устройство работает следующим образом. После задани  режима работы электромеханическому генератору колебаний дл  оценки динамической составл ющей заданного входного воздействи  необходимо выходной сигнал датчика ускорени  20 пропускать через второй узкополосный анализатор спектра 23 с тем, чтобы получить амплитудно-частотный спектр этого сигнала. Одновременно выходной сигнал испытуемого датчика давлени  1 необходимо подать на первый узкополосный анализатор спектра 4 и получить амплмтуд- но-частотный спектр выходного сигнала испытуемого датчика. По величине соотношени  гармонических составл ющих этих сигналов на определенных частотах суд т о чувствительности испытуемого датчика давлени  1 к переменным давлени м. Предполагаемое устройство позвол ет давать не только интегральную оценку чувствительности испытуемого датчика давлени , но И спектральную - только к динамической составл ющей входного воздействи . 1 ил. 3 О ел о

Description

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к устройствам дл  поверки пьезоэлектрических датчиков Давлени .

Известно устройство дл  поверки пьезоэлектрических датчиков давлени , содержащее закрепленную на основании стойку с

отверстием дл  установки повер емого датчика давлени  в виде электромеханического генератора колебаний, установленного на основании с помощью кронштейна. Электромеханический генератор колебаний выполнен в виде упругого элемента в форме

параллелограмма из упругих пластин со стержневым резонатором, расположенным в одной из его диагоналей, и с двум  хвостовиками , расположенными снаружи по направлению другой диагонали. При этом один из хвостовиков жестко св зан с регулируемым опорным винтом, установленным в кронштейне, а другой хвостовик расположен напротив отверстий стойки по его оси, причем резонатор снабжен системой возбуждени  и съема колебаний с регистратором .

Известное устройство имеет ограниченное применение. Оно, например, не обеспечивает , при необходимости, задание сложных механических воздействий на испытуемый пьезодатчик, кроме того,имеюща с  конструкци  устройства не позвол ет осуществл ть регулируемым опорным винтом дистанционные задани  и контроль параметров механических воздействий в услови х , моделирующих различные предельные режимы эксплуатации пьезодатчиков давлени , например, при линейных перегрузках , вибраци х, температуре и др.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому  вл етс  известное устройство дл  поверки пьезоэлектрических датчиков давлени , содержащее закрепленную на основании стойку с отверстием дл  установки повер емого датчика давлени , выход которого подключен на регистрирующий прибор, и механизм на- гружени  чувствительного элемента датчика давлени  в виде электромеханического генератора колебаний, установленного на основании с помощью кронштейна. Электромеханический генератор -колебаний выполнен в виде упругого элемента в форме параллелограмма из упругих пластин со стержневым резонатором, расположенным в одной из его диагоналей и с двум  хвостовиками , расположенными снаружи по направлению другой диагонали. При этом один из хвостовиков жестко св зан с регулируемым опорным винтом с микрометрической подачей, установленным в кронштейне, через пьезоэлектрический преобразователь, подключенный на вход внешнего генератора электрических колебаний , а другой - расположен напротив отверсти  стойки по его оси, причем резонатор снабжен системой возбуждени  и съема колебаний с регистрирующими приборами . Недостатком известного устройс  ва  вл етс  его ограниченные эксплуатационные возможности. Оно, например , не позвол ет производить оценку чувствительности испытуемого датчика давлени , например, только к пульсаци м давлени , т.е. отдельно переменную составл ющую заданного давлени  при комбинированном воздействии на испытуемый датчик, как статического/гак и динамического давлени , созданного механизмом нагружени . Особую трудность вызывает оценка чувствительности датчика давлени  при задании сложного воздействи , наприp мер, модулированных по частоте колебаний , так как система измерени  заданных механизмом нагружени  воздействий не обеспечивает выделение переменной составл ющей этого воздействи  и ее оцен5 ку, а выходной сигнал повер емого датчика давлени , по которому суд т о его чувствительности , оцениваетс  регистрирующим прибором, только по суммарному воздействию динамической и статической составл 0 ющих, заданных механизмом нагружени .

Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей устройства.

Поставленна  цель Достигаетс  тем, что в известное устройство введены датчик ус5 корени , жестко закрепленный на обращенной в сторону резонатора торцевой поверхности хвостовика, расположенного напротив отверсти  стойки дл  установки повер емого датчика давлени , причем ось

0 его чувствительности совпадает с осью хвостовиков , весовой эквивалент датчика ускорени , жестко закрепленный на свободной торцевой поверхности другого хвостовика, последовательно соединенные первый мас5 штабный усилитель, первый анализатор спектра и первый регистратор, а также последовательно соединенные второй масштабный усилитель, второй анализатор спектра и второй регистратор, при этом

0 аход первого масштабного усилител  соединен с выходом датчика ускорени , а второй масштабный усилитель снабжен входными клеммами дл  подключени  к повер емому датчику давлени .

5 Положительный эффект, возникающий при эксплуатации предлагаемого устройства заключаетс  в том, что при поверке датчика давлени  может производитьс  спектральна  оценка его чувствительности

0 к динамической составл ющей заданного входного воздействи , в том числе, отдельно по каждой его спектральной составл ющей , при задании сложного комбинированного воздействи , включаю5 щего в себ  как статические,так и динамические компоненты.Причем динамическа  составл юща  может быть задана, исход  из возможности механизма нагружени , достаточно сложной формы, например, модулированной по частоте.

На чертеже представлено предлагаемое устройство..

Устройство состоит из повер емого пьезоэлектрического датчика давлени  1, подключенного одновременно на вход регй- стрирующего прибора 2, и через первый масштабный усилитель 3, первый узкополосный анализатор спектра 4, на вход первого регистратора 5 и закрепленного в стойке 6, котора  установлена на основании 7, расположенном на поролоновом амортизаторе 8, кронштейн 9, закрепленный на основании 7, предназначен дл  установки регулируемого опорного винта 10 с микрометрической подачей. Между регулируемым опорным винтом 10 и хвостовиком 11 упругого элемента 12 электромеханического генератора колебаний механизма нагружени  установлен пьезоэлектрический преобразователь 13, представл ющий из себ  пьезоэ- лемент, работающий в режиме обратного пьезоэффекта и жестко св зан с ними. В состав электромеханического генератора колебаний вход т два электромагнита: возбудитель 14 и адаптер 15, включенные со- вместо с механическим резонатором 16 в автогенераторный режим работы по известной схеме. Кроме того; адаптер 15 соединен с регистрирующими приборами 17,18. Свободный хвостовик 19 упругого элемента 12 с помощью опорного винта 10 поджимаетс  к чувствительному элементу повер емого датчика 1. Датчик ускорени  20 жестко закреплен на обращенной в сторону резонатора торцевой поверхности хвостовика 19, а его весовой эквивалент 21 на свободной торцевой поверхности хвостовика 11. Выход датчика ускорени  20 подключен через второй масштабный усилитель 22, снабженный входными- клеммами (на чертеже не по- казано), второй узкополосный анализатор спектра 23 на вход второго регистратора 24. Внешний генератор электрических колебаний 25 подключен к пьезоэлектрическому преобразователю 13.

Устройство дл  поверки пьезоэлектрических датчиков давлени  работает следующим образом..

При подаче с внешнего генератора электрических колебаний 25 на пьезоэлектрический преобразователь 13 электрического сигнала определенной формы, последний возбуждаетс  этим сигналом и его механические колебани  через хвосто- вики 11,19 упругого элемента 12 передаютс  чувствительному элементу повер емого пьезодатчика давлени  1. В результате на выходе пьезодатчика давлени  1 по витс  Сигнал, который регистрируетс  прибором

2. Таким образом производитс  интегральна  оценка чувствительного повер емого датчика давлени  2. При одновременном включении внешнего генератора электрических колебаний 25, подающего электрический сигнал на пьезоэлектрический преобразователь 13, и электромеханического генератора колебаний механизма нагружени  возникают механические колебани  упругого элемента 12 сложной формы, например, модулированные по частоте , которые через хвостовик 19 воздействуют га чувствительный элемент повер емого пьезодатчика давлени  1. Параметрами механических колебаний можно дистанционно управл ть в довольно широ-- ких пределах, управл   пьезоэлектрическим преобразователем 13 с помощью внешнего генератора электрических колебаний 25. Регулируемый микрометрический опорный винт 10 обеспечивает наиболее оптимальные услови  работы механизма нагружени , создава  заданное усилие поджати . Сигналы, снимаемые с адаптера 14 регистрируютс  приборами 17, 18, обеспечива  контроль параметров механических колебаний механизма нагружени . Прибор 2 регистрирует выходной сигнал повер емого датчика давлени  1, по величине которого суд т о чувствительности датчика давлени  1 к заданному совокупному входному воздействию, включающему в себ  комбинацию двух компонент - статическую и динамическую составл ющие, причем в данном случае динамическа  составл юща  задана Сложной формы, в виде модулированных по частоте колебаний механизма нагружени . Оценка только динамической составл ющей заданного входного воздействи  и определение чувствительности повер емого датчика давлени  1 только к этой составл ющей, при задании сложного входного воздействи , производитс  следующим образом. Датчик ускорени  20 вырабатывает на своем выходе сигнал, пропорциональный ускорению, с которым хвостовик 19 действует на чувствительный элемент повер емого датчика давлени  1. С учетом массы,  вл ющейс  дл  данного механизма нагруженм  величиной посто нной , можно сказать, что на чувствительный элемент повер емого датчика давлени  1 действует переменна  сила, величина кото- оой может быть определена по известной формуле 3:Такимобразом, динамическа  составл юща  заданного входного воздействи  оказываетс  пропорциональной величине ускорени , измеренного датчиком ускорени  20, закрепленным на хвостовике 19. Затем выходной сигнал датчика ускорени  20 через второй масштабный усилитель 22 поступает на вход узкополосного анализатора спектра 23, обеспечивающего получение амплитудно-частотного спектра этого сигнала в виде отдельных гармониче- ских составл ющих, пропорциональных величине только динамической компоненты заданного входного воздействи . Одновременно также выходной сигнал повер емого датчика давлени  1 поступает через первый масштабный усилитель 3 на вход первого узкополосного анализатора спектра 4,обеспечивающего получение амплитудно-частотного спектра этого сигнала в виде отдельных гармонических составл ющих, Оценка чувствительности повер емого датчика 1 в этом случае проводитс  сравнением амплитудно-частотного спектра входного воздействи  и амплитудно-частотного спектра выходного сигнала повер емого датчика давлени  2 отдельно по каждой гармонической составл ющей на соответствующих частотах . По результатам этого сравнени  можно судить о чувствительности повер емого датчика давлени  1 к переменным дав-

лени м. Результаты спектрального анализа фиксируютс  первым 5 и вторым 24 регистраторами . Предлагаемое устройство выгодно отличаетс  от прототипа, так как позвол ет производить не только интегральную оценку чувствительности от совокупного входного воздействи  статической и динамической составл ющих входного воздействи , но и спектральную оценку чувствительности только к динамической составл ющей этого воздействи . Кроме того, устройство позвол ет оценить при задании, например динамической составл ющей входного воздействи  в виде модулированного по частоте сигнала, чувствительность повер емого датчика давлени  отдельно к каждой спектральной составл ющей этого сигнала. Помимо этого, повышаетс  точность оценки чувствительности повер емого датчика давлени  в услови х действи  на предлагаемое устройство линейных ускорений , совпадающих по направлению с осью чувствительности повер емого датчика, например при одновременном испытании пье- зодатчика на центрифуге и т.п.

Claims (1)

1. Формулаизобрет е н и  

   Устройство дл  поверки пьезоэлектрических датчиков давлени , содержащее закрепленную на основании с.тойку с отверстием дл  установки повер емого датчика давлени , механизм нагружени  чувствительного элемента датчика давлени , установленный на основании с помощью кронштейна и выполненный в виде упругого элемента в форме параллелограмма из упругих пластин со стержневым резонатором, расположенным в одной из его диагоналей, и с двум  хвостовиками, расположенными снаружи по направлению другой диагонали, управл ющий пьезоэлектрический преобразователь , соединенный с генератором электрических колебаний, установленный в кронштейне между регулируемым опорным винтом и Одним из хвостовиков упругого элемента, при этом другой хвостовик упругого элемента расположен напротив отверсти  стойки по его оси, а стержневой резонатор снабжен системой возбуждени 

   и съема колебаний с регистрирующими приборами , отл и ч а ю ще е с  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей , в него введены датчик ускорени , жестко закрепленный на. обращенной в сторону резонатора торцовой поверхности хвостовика, расположенного напротив отверсти  стойки дл  установки повер емого датчика давлени , причем ось его чувствительности совпадает с осью хвостовиков, весовой эквивалент датчика ускорени , жестко закрепленный на свободной торцовой поверхности другого хвостовика, последовательно соединенные первый масштабный усилитель первый анализатор спектра и первый регистратор, а также последовательно соединенные второй масштабный усилитель , второй анализатор спектра и второй регистратор, при этом вход первого масштабного усилител  соединен с выходом датчика ускорител , а второй масштабный усилитель снабжен входными клеммами дл  подключени  к повер емому датчику давлени .