11зобретение относитс к контроль , но-нзмерительной технике, в частнос ти к пьезорезонаторным датчикам дав лени . Известен датчик давлени , содерж схий корпус, мембрану, толкатель и пьезорезонаторы Cl 3 Однако чувствительность, термоустойчивость и быстродействие датчи ка невысоки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс дав пени , содержащий корпус, в котором закреплена мембрана, св занна че,рез толкатель с пьезопластиной на которой размещены пьезорезонаторы C2:i. ()д}1ако в датчике наличие толкател в виде рамки и балок Z-образно формы, размеры которых определ ютс размерами пьезопластины, привод т к увеличению приведенной массы чувствительных элементов (пьезорезона-. торов), вследствие чего не обеспечиваетс высокое быстродействие. Значительна часть действующего дав . лени в указанном датчике идет на де формацию толкател в виде рамки и балки Z-образной формы, в св зи с чем он не может регистрировать малые массы давлени , т.е. имеет определен ный порог чувствительности.. Чувствительность этого датчика зависит от отношени плеч Z-образной балки. Дл повышени чуствительности в указанной конструкции необходимо увеличить размеры плеч балки, что приведет к дополнительному ухудшению частотных свойств и к уменьшению разрешающей способности и точности датчика . Кроме того, конструци датчика сложна. Цель изобретени - повышение чувствительности и упрощение конструкции датчика давлени . Поставленна цель достигаетс тем что в датчике давлени , содержащем корпус, в котором закреплена мембрана , св занна через толкатель с пьеёопластиной , на которой размещены пьезорезонаторы, пьезопластина снабжена прорезью, ось которой совпадает с осью симметрии, проход щей вдол межрезонаторнрго участка, и жестко закреплена по-сторонам, параллельным указанной оси и по точкам двух других сторон, лежащих на той же оси, а толкатель размещен в прорези пьезопластины и выполнен с двум противополо;{;ными направленными плечами , контактирующими соответственно с йерхней и нижней поверхност ми пьезопластины, причем толщина пьезопластины удовлетвор ет следующему соотношению .2, где 5 - рассто ние одной из контактирующих поверхностей тол-: кател до мембраны; S - рассто ние другой из контактирующих поверхностей толкател до мембраны, На фиг. 1 изображен датчик давлени , общий вид; на фиг. 2 - разрез A-S на фиг. I, Пьезопластина 1, йа которой раз- i мещены пьезорезонаторы 2 и 3, снабжена прорезью 4, ось которой совпадает с осью 5 симметрии, проход щей вдоль межрезонаторного участка пьезопластины 1 Пьезопластина 1 жестко закреплена на корпусе 6 по сторонам 7, 8 и по точкам 9 и 10 двух других сторон, Б прорези А размещен толкатель П, св занный с мембраной 12, Толкатель I1 снабжен двум противоположно направленными плечами 13 и 14. Рассто ние между верхней частью плеча 13 и нижней частью плеча 14 меньше толщины пьезопластины 1, Толкатель 1 закреплен в пьезопластине 1. Так как разность между рассто ни ми контактирующих сторон плеч толкател до мембраны -S меньше толщины сГ пьезопластины 1, то лева и правй части пьезопластины смещены так, что оси пьезорезо- наторов 2 и 3 с осью пьезопластины образуют уголо, т.е., при помощи толкател 11 обеспечено предварительно напр женное состо ние пьезорезонаторов 2 и 3 (оба пьезорезонатора наход тс в раст нутом состо нии). Пьезорезонаторы 2 и 3 включены в электрическую схему измерени (не показано ) , Датчик давлени работает следующим образом.. Усилие f от действуклдего давлени через мембрану 12 передаетс толкателю 11. Так -как оба пьезорезонатора 2 и 3 наход тс в предварительно раст нутом состо нии (пьезорезонатор 2 изогнут вверх, а пьезорезонатор 3 - вниз), то при воздействии усили на толкатель 11 происходит дальнейший изгиб пьезорезонатора 3 вниз, т.е. раст гивающее усилие на пьеэорезоиаторе 3 увеличиваетс на величину -Т--Г, а предварительна . э1П л деформаци пьезорезонатора 2 уменьшаетс , т.е. раст гивающее усилие на пьезорезоиаторе 2 уменьшаетс на величину При этом собственна Sinp . частота колебании пьезорезонатора 3 увеличиваетс на величину . а собственна частота колебанш пьезорезонатора 2 уменьшаетс на величину Af2 где К - коэффициент силовой чувствительности пьезорезонаторов. Электрический сигнал, получаемый на выходе измерительной .схемы (где подключены пьезорезонаторы 2 и 3), пропорциоиален сумме изменений частот собственных колебаннй пьезорезонаторов , Сзгммарное изменение частот пьезорезонаторов составл ет. Af 2 Чувствительность датчика можно определить из выражени к - f - 2К .,v Кд--|гiTF sr Снабжение пьезопластины прорезью и размещение в ней толкател , выполненного с двум противоположно направленными плечами, контактирующими соответственно с верхней и нижней по верхност ми пьезопластины, обеспечивает предварительно напр женное состо ние пьезорезонаторов, т.е. дифференциальность измерени , что повышает линейность и точность датчика. Подбором угла оС(т.е. степень предва рительного напр женного состо ни пьезорезонаторов) можно получить тре буемую чувствительность датчика. Чувствительность известного датчика К , определ етс из выражени , (2) где Е и С-2 длины плеч толкател . Из выражений (1) и (2) видно, что чувствительность дйтчика превосходит коэффициент силовой чувствительности пьезорезонаторов в раз, причем cf- может быть сколь угодно малым (пор дка долей градуса), чувствительность же известного датчика превосходит силовую чувствительность пьезорезонаторов в Kj7 2pa3. Следовательно, дл значительного увеличени чувствительности известно го датчика необходимо значительное увеличение размеров плеч толкател , что приводит, как указывалось выше, к ухудшению частотных свойств и уменьшению разрешающей способности и точности датчика. Размеры толкател в предлагаемом датчике можно уменьшить независимо от размеров пьезопластины, в результате чего йовыс тс частотные свойства датчика. Л непосредственна передача усили к пьезорезрнаторам без дополнительных деформирующихс элементов упрощает конструкцию датчика , дополнительно повышает его час тотные свойства и расшир ет порог чувствительности. Закрепление пьезопластины по сторонам , параллельным оси прорези, и по точкам двух других сторон, лежащих на той же оси, исключает изгиб пьезопластины и св занные с ним колебани , что повышает прочностные и частотные характеристики датчика.The invention relates to control, but measuring equipment, in particular, to piezoresonator pressure sensors. A pressure sensor, a body, a membrane, a pusher, and a Cl 3 piezoresonator are known. However, the sensitivity, heat resistance, and speed of the sensors are low. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is the pressure of the pen, comprising a housing in which a membrane is fixed, connected with a che, a cutter with a piezo plate on which piezoresonators C2: i are placed. () g} In the sensor, the presence of a pusher in the form of a frame and Z-shaped beams, the dimensions of which are determined by the size of the piezoplates, leads to an increase in the reduced mass of sensitive elements (piezoreson-tori), as a result of which there is no high speed. A significant part of the current dove. In this sensor, the pusher is deformed in the form of a frame and a Z-shaped beam, and therefore it cannot record small masses of pressure, i.e. has a certain threshold of sensitivity. The sensitivity of this sensor depends on the ratio of the shoulders of the Z-shaped beam. To increase the sensitivity in this design, it is necessary to increase the dimensions of the beam arms, which will lead to an additional deterioration of the frequency properties and to a decrease in the resolution and accuracy of the sensor. In addition, the design of the sensor is complex. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and simplify the design of the pressure sensor. The goal is achieved by the fact that in a pressure sensor containing a housing in which a membrane is fixed, connected through a pusher with a pieoplast, on which piezoresonators are placed, the piezoplate has a slot, which axis coincides with the axis of symmetry extending along the interresonator section, and is rigidly fixed along - the sides parallel to the specified axis and along the points of the other two sides lying on the same axis, and the pusher is placed in the slot of the piezoplate and is made with two opposite; {; E respectively with yerhney and lower surfaces of the piezoelectric plate, the thickness of piezoelectric plate satisfies the following relationship .2, where 5 - distance of one of the contact surfaces of thick-: Katel to the membrane; S is the distance of another of the contact surfaces of the pusher to the membrane; FIG. 1 shows the pressure sensor, a general view; in fig. 2 is a section A-S in FIG. I, Piezoplastin 1, which contains izdeliya piezoresonators 2 and 3, is provided with a slot 4, the axis of which coincides with the axis of symmetry 5, passing along the interresonator section of piezoplastin 1 Piezoplast 1 is rigidly fixed on the body 6 on the sides 7, 8 and along the points 9 and 10 of the other two sides, B of slot A, is placed a pusher II associated with the membrane 12, the pusher I1 is provided with two oppositely directed arms 13 and 14. The distance between the upper part of the shoulder 13 and the lower part of the shoulder 14 is less than the thickness of the piezoplate 1, the Pusher 1 fixed in piezoplastin 1. Since the difference between the distances of the contacting sides of the arms of the pusher to the membrane -S is less than the thickness of SG piezoplates 1, the left and right parts of the piezoplates are displaced so that the axes of piezoresisors 2 and 3 with the axis of the piezoplates form an angle, i.e. , by means of the pusher 11, a pre-tensioned state of the piezoresonators 2 and 3 is provided (both of the piezoresonators are in the stretched state). The piezoresonators 2 and 3 are included in the measurement circuitry (not shown), the pressure sensor operates as follows. The force f from the actual pressure is transmitted through the membrane 12 to the pusher 11. So, as both piezoresonators 2 and 3 are in a pre-stretched state ( piezoresonator 2 is bent upwards, and piezoresonator 3 - downwards), then when a force is applied to the pusher 11, the piezoresonator 3 further bends downwards, i.e. The tensile force on the piezoelectric 3 increases by -T - T, and is tentative. This deformation of the piezoresonator 2 is reduced, i.e. the tensile force on the piezo resonator 2 is reduced by the value. In this case, the proper Sinp. the frequency of oscillation of the piezoresonator 3 is increased by. and the natural frequency of the oscillating piezoresonator 2 is reduced by the value Af2 where K is the coefficient of force sensitivity of the piezoresonators. The electrical signal received at the output of the measuring circuit (where the piezoresonators 2 and 3 are connected) is proportional to the sum of the changes in the frequencies of the natural oscillations of the piezoresonators, and the change in the frequencies of the piezoresonators is. Af 2 The sensitivity of the sensor can be determined from the expression for - f - 2К., V Кд-- | гiTF sr The supply of the piezoplate with a slot and the placement in it of the pusher, made with two oppositely directed shoulders in contact with the upper and lower surfaces of the piezoplast, respectively, prestressed state of piezoresonators, i.e. measurement differential, which increases the linearity and accuracy of the sensor. By selecting an angle of ° C (i.e., the degree of the prestressing state of the piezoresonator), the required sensitivity of the sensor can be obtained. The sensitivity of the known sensor K, is determined from the expression, (2) where E and C-2 are the lengths of the pusher arms. From expressions (1) and (2) it can be seen that the sensitivity of the sensor exceeds the coefficient of force sensitivity of piezoresonators by a factor of 10, and cf- can be arbitrarily small (about a fraction of a degree), the sensitivity of the known sensor exceeds the force sensitivity of piezoresonators in Kj7 2pa3. Therefore, to significantly increase the sensitivity of a known sensor, it is necessary to significantly increase the size of the pusher arms, which leads, as mentioned above, to a deterioration of the frequency properties and a decrease in the resolution and accuracy of the sensor. The dimensions of the pusher in the proposed sensor can be reduced regardless of the size of the piezoplate, as a result of which the frequency properties of the sensor are higher. Direct transmission of force to piezoresishers without additional deforming elements simplifies the design of the sensor, further increases its frequency properties and expands the sensitivity threshold. Fixing the piezoplates along the sides parallel to the axis of the slot, and along the points of the other two sides lying on the same axis, eliminates the bending of the piezoplates and the oscillations associated with it, which increases the strength and frequency characteristics of the sensor.
-/J- / J
1313
U8.2U8.2
ЮYU