SU1778573A1 - Pulsating pressure pickup - Google Patents
Pulsating pressure pickup Download PDFInfo
- Publication number
- SU1778573A1 SU1778573A1 SU904850526A SU4850526A SU1778573A1 SU 1778573 A1 SU1778573 A1 SU 1778573A1 SU 904850526 A SU904850526 A SU 904850526A SU 4850526 A SU4850526 A SU 4850526A SU 1778573 A1 SU1778573 A1 SU 1778573A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- piezoelectric elements
- piezoelectric
- membrane
- sensor
- main
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения импульсного давления.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure impulse pressure.
В настоящее время известны пьезоэлектрические датчики для измерения импульсного давления, содержащие основной пьезоэлемент, преобразующий давление, и компенсирующий пьезоэлемент, генерирующий сигнал, пропорциональный только виброускорениям, действующим на датчик одновременно с измеряемым импульсным давлением.Currently known piezoelectric sensors for measuring pulse pressure, containing a main piezoelectric element that converts pressure, and a compensating piezoelectric element that generates a signal proportional only to vibration accelerations acting on the sensor simultaneously with the measured pulse pressure.
Описания аналогов приведены в книге Проектирование датчиков для измерения механических величин под ред. Е.П.Осадчего, М.: Машиностроение. 1978 и в изобретении Пьезоэлектрический датчик давления по авт.св. № 317928.Descriptions of analogs are given in the book Designing sensors for measuring mechanical quantities, ed. E.P. Osadchego, M .: Mechanical engineering. 1978 and in the invention of the Piezoelectric pressure sensor according to the author of St. No. 317928.
Основной и компенсирующий пьезоэлементы расположены в различных плоскостях, перпендикулярных оси датчика, и включены электрически встречно так, что заряды, пропорциональные виброускорениям, компенсируются. Компенсирующий пьезоэлемент изолирован от воздействия давления и выполнен идентичным основному пьезоэлементу.The main and compensating piezoelectric elements are located in different planes perpendicular to the sensor axis, and are electrically connected oppositely so that the charges proportional to vibration accelerations are compensated. The compensating piezoelectric element is isolated from the effect of pressure and is made identical to the main piezoelectric element.
Из описанных аналогов наиболее близок к заявляемому объекту по технической сущности пьезоэлектрический датчик давления по авт.св. № 317928, содержащий основной и компенсирующий виброускорение пьезоэлементы, включенные электрически встречно, расположенные в различных плоскостях и выполненные идентичными. Указанный прототип имеет следующие недостатки:Of the described analogs, the piezoelectric pressure sensor according to the editorship of St. No. 317928, containing the main and compensating for vibration acceleration piezoelectric elements included electrically opposite, located in different planes and made identical. This prototype has the following disadvantages:
- на практике в связи с технологическими неточностями изготовления и закрепления основного и компенсирующего пьезоэлементов их частотные характеристики оказываются различными и осуществить виброкомпенсацию в широком диапазоне частот не удается;- in practice, due to technological inaccuracies in the manufacture and fixing of the main and compensating piezoelectric elements, their frequency characteristics turn out to be different and it is not possible to carry out vibration compensation in a wide frequency range;
- расположение основного и компенсирующего пьезоэлементов в различных плоскостях, перпендикулярных оси датчика, приводит к фазовым искажениям и к снижению эффективности виброкомпенсации на высоких частотах.- the location of the main and compensating piezoelectric elements in different planes perpendicular to the sensor axis leads to phase distortions and to a decrease in the efficiency of vibration compensation at high frequencies.
Перечисленные недостатки снижают точность измерения импульсного давления и отмечены в статье Способы снижения погрешности измерения переменного давления от виброускорения авторов О.Н.Сеновой и И.В,Плотникова, ж. Измерительная техника, 1985. № 8, с. 43.The listed disadvantages reduce the accuracy of measuring the impulse pressure and are noted in the article Methods for reducing the error in measuring alternating pressure from vibration acceleration by the authors O. N. Senova and I. V, Plotnikova, Zh. Measuring equipment, 1985. No. 8, p. 43.
Целью изобретения является повышение точности измерения импульсного дав ления за счет виброкомпенсации в более широком диапазоне частот.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the pulse pressure due to vibration compensation in a wider frequency range.
Цель достигается тем, что в датчике импульсного давления, содержащем корпус, внутри которого размещены основной и компенсирующий пьезоэлементы, электрически включенные встречно, и закрепленную в корпусе мембрану, пьеэоэлементы расположены в одной плоскости, параллельной мембране, контактируют с ней и выполнены из различных по плотности и составу пьезоэлектрических материалов.The goal is achieved by the fact that in a pulse pressure sensor containing a housing, inside which there are the main and compensating piezoelectric elements, electrically connected oppositely, and a membrane fixed in the housing, the piezoelectric elements are located in one plane parallel to the membrane, contact with it and are made of different densities and composition of piezoelectric materials.
Расположение пьезоэлементов в одной плоскости, параллельной мембране, позволяет уменьшить фазовые искажения и осуществить виброкомпенсацию в более широком диапазоне частот по сравнению с известными аналогами.The arrangement of piezoelectric elements in one plane, parallel to the membrane, allows to reduce phase distortions and to implement vibration compensation in a wider frequency range in comparison with known analogs.
Выполнение пьезоэлементов из различных по плотности и составу материалов необходимо для того, чтобы чувствительность датчика к давлению была отлична от нуля? 'Is it necessary to make piezoelectric elements from materials of different density and composition in order for the sensor's sensitivity to pressure to be nonzero? '
Указанные признаки отсутствуют у всех известных заявителю устройств аналогичного назначения, следовательно, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию существенные отличия.These features are absent in all devices of a similar purpose known to the applicant, therefore, the proposed technical solution satisfies the criterion of significant differences.
На чертеже схематически изображен датчик, общий вид.The drawing schematically shows the sensor, general view.
Датчик содержит основной 1 и компенсирующий 2 пьезоэлементы, электрически включенные встречно и расположенные между мембраной 3 и изолятором 4 в корпусе 5. Пьезоэлементы расположены в одной плоскости, параллельной мембране,контактируют с ней и выполнены из различных по плотности и составу пьезоэлектрических материалов. Токовыводы 6 подключены к электродам пьезоэлементов 7, электрически параллельно соединенным между собой, как показано на чертеже.The sensor contains the main 1 and compensating 2 piezoelectric elements, electrically connected opposite and located between the membrane 3 and the insulator 4 in the housing 5. The piezoelectric elements are located in one plane parallel to the membrane, contact with it and are made of piezoelectric materials of different density and composition. The current leads 6 are connected to the electrodes of the piezoelectric elements 7, electrically connected in parallel to each other, as shown in the drawing.
В качестве пьезоэлектрических материалов можно, например, использовать кварц Х-среза и ниобат лития Z-среза, имеющие различную плотность, соответственно 2,65и 4,63 Мг/куб.м. Размеры пьезоэлементов' подбирают из условия равенства нулю суммарного заряда при воздействии ускорения вдоль оси датчика. При этом соотношение между площадями электродов пьезоэлементов задается формулой:As piezoelectric materials, you can, for example, use X-cut quartz and Z-cut lithium niobate, having different densities, respectively 2.65 and 4.63 Mg / m3. The dimensions of the piezoelements' are selected from the condition that the total charge is equal to zero when accelerated along the axis of the sensor. In this case, the ratio between the areas of the electrodes of the piezoelectric elements is given by the formula:
«"
S2 = Sidi(2poho + pih)/d2(2poho + P2h),(1) где pi. Si, di - плотность материала, площадь электрода и пьезомодуль основного пьезоэлемента:S2 = Sidi (2poho + pih) / d2 (2poho + P2h), (1) where pi. Si, di - material density, electrode area and piezoelectric module of the main piezoelectric element:
Р2, S2, d2 - то же, для компенсирующего пьезоэлемента:P2, S2, d2 - the same for the compensating piezoelectric element:
h - толщина основного и компенсирующего пьезоэлементов:h is the thickness of the main and compensating piezoelectric elements:
po, ho - плотность материала и толщина мембраны.’po, ho - material density and membrane thickness. '
Основной и компенсирующий пьезоэлементы могут быть выполнены в виде сегментов диска, как показано на чертеже, или 5 кольца и размещенного в его отверстии диска.The main and compensating piezoelectric elements can be made in the form of disk segments, as shown in the drawing, or 5 rings and a disk located in its hole.
Датчик работает следующим образом.The sensor works as follows.
При воздействии на датчик вибрационных ускорений роль инерционной массы кроме мембраны выполняют также пьезоэлементы 1 и 2. Размеры мембраны и пьезоэлементов 1 и 2 подбирают из условия равенства нулю суммарного заряда при воздействии ускорения вдоль оси датчика.When the sensor is exposed to vibration accelerations, in addition to the membrane, piezoelectric elements 1 and 2 also play the role of inertial mass. The sizes of the membrane and piezoelectric elements 1 and 2 are selected from the condition that the total charge is zero when accelerated along the sensor axis.
Сказанное поясняется следующими расчетами.This is explained by the following calculations.
Электрический заряд на выходе датчика можно оценить по формуле:The electric charge at the sensor output can be estimated by the formula:
Q ~ P(Sidi - S2d2), (2) где Р - давление, действующее на мембрану;Q ~ P (Sidi - S 2 d 2 ), (2) where P is the pressure acting on the membrane;
Si, di - площадь электрода и пьезомодуль пьезоэлемента 1;Si, di - electrode area and piezoelectric module of piezoelectric element 1;
S2, d2 ~ то же. для пьезоэлемента 2.S 2 , d 2 ~ the same. for piezoelectric element 2.
С учетом формулы (2) и соотношения (1) получим:Taking into account formula (2) and relation (1), we get:
Q = PSidih(p2-pi)/ (2poho + p2h) (3)Q = PSidih (p 2 -pi) / (2p o h o + p2h) (3)
Из полученной формулы (3) следует, что при воздействии на мембрану давления Р сигнал Q на выходе датчика не равен нулю.From the obtained formula (3) it follows that when the pressure P is applied to the membrane, the signal Q at the sensor output is not equal to zero.
Предлагаемая конструкция датчика позволяет повысить точность измерения импульсного давления в более широком диапазоне частот по сравнению с известными аналогами.The proposed sensor design makes it possible to improve the accuracy of measuring the pulse pressure in a wider frequency range in comparison with the known analogs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904850526A SU1778573A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Pulsating pressure pickup |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904850526A SU1778573A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Pulsating pressure pickup |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1778573A1 true SU1778573A1 (en) | 1992-11-30 |
Family
ID=21527198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904850526A SU1778573A1 (en) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | Pulsating pressure pickup |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1778573A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110068418A (en) * | 2019-03-21 | 2019-07-30 | 慧石（上海）测控科技有限公司 | A kind of pressure that can be worked in vibration environment and acceleration Multifunction Sensor |
| RU2797312C1 (en) * | 2023-02-09 | 2023-06-02 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО "ГосНИИмаш") | Piezoelectric shock wave pressure sensor |
-
1990
- 1990-04-24 SU SU904850526A patent/SU1778573A1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110068418A (en) * | 2019-03-21 | 2019-07-30 | 慧石（上海）测控科技有限公司 | A kind of pressure that can be worked in vibration environment and acceleration Multifunction Sensor |
| RU2797312C1 (en) * | 2023-02-09 | 2023-06-02 | Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В. Бахирева" (АО "ГосНИИмаш") | Piezoelectric shock wave pressure sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4479385A (en) | Double resonator cantilever accelerometer | |
| US4048526A (en) | Kinetic sensor employing polymeric piezoelectric material | |
| GB2222686A (en) | Inclinometers | |
| SU1778573A1 (en) | Pulsating pressure pickup | |
| JPS62190905A (en) | Surface acoustic wave device | |
| SU879484A1 (en) | Device for measuring current | |
| SU1638637A1 (en) | Differential piezoelectric measuring transducer | |
| SU1295343A1 (en) | Molecular-electronic instrument transducer | |
| SU1428905A1 (en) | Vibrator of piezoelectric resonance crystal instrument transducer | |
| SU993020A2 (en) | Device for measuring deviation from the vertical angle | |
| SU392410A1 (en) | ACCELERATION SENSOR WITH FREQUENCY OUTPUT | |
| SU669186A1 (en) | Apparatus for measuring small motions and deformations | |
| SU593064A1 (en) | Displacement measuring device | |
| SU577395A1 (en) | Device for determining the degree of warping of planar components | |
| JPS6033057A (en) | Acceleration sensor | |
| SU513276A1 (en) | Piezoelectric static force measuring device | |
| SU727976A1 (en) | Displacement sensor | |
| US4703657A (en) | Gas pressure sensor | |
| SU888045A1 (en) | Acceleration sensor | |
| SU1485157A1 (en) | Method for measuring density of electret charge | |
| SU647543A1 (en) | Device for measuring the level of material in rotating units | |
| SU904420A1 (en) | Device for measuring wire diameter | |
| SU1328672A1 (en) | Transmitter of object inclination angle in two mutually perpendicular planes | |
| SU932315A1 (en) | Pressure pickup | |
| RU2083989C1 (en) | Accelerometer |