SU756235A1 - Датчик давления 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к пьезоэлектрическим датчикам давления и может быть использовано для измерения давления ударных волн в ’ различных отраслях техники.

Известно устройство для определения параметров ударной волны, содержащее мембрану, теплозащитный .

элемент в виде расположенных с за- ^и зорами симметрично относительно оси корпуса пьезоэлектрических пластинок формы секторов ^1} .

Однако в известном устройстве пьезопластины расположены под общей 15 плоской мембраной, поэтому оно может регистрировать параметры ударной волны только в определенной плоскости и с недостаточной точностью.

Кроме того, частотные характерно- 20 тики указанного устройства не только не обеспечивают высокого быстродействия, но и не дают возможности регистрировать давления установившихся статических процессов/

•Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик давления, содержащий основание, цилиндрический силопередающий элемент шли-30

2

цевого профиля,круглый зубчатый пьезоэлемент, установленный в средней чабти силопередающего элемента перпендикулярно его образующей [2^-] .

Однако указанным датчиком невозможно определить направление поступающего давления. Кроме того, частотные свойства его недостаточно высоки.

Целью изобретения является повышение частотных свойств датчика давления и создание возможности определения направления поступающего давления.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержащем основание, цилиндрический силопередающий элемент шлицевого профиля, круглую зубчатую пластину, установленную в средней части силопередающего элемента, перпендикулярно его образующей,поверхность пьезопластины с двух сторон снабжена электрически изолированными зонами токопроводящих слоев, в количестве равном числу зубцов пьезопластины, а пьеэопластина снабжена'центральным отверстием и неподвижно насажена на введенный в датчик стержень, жестко соединенный с основанием.

3

756235

На фиг. 1 представлена вертикальная проекция датчика давления, разрез; на фиг. 2 - горизонтальная проекция в разрезе силопередающего элемента с пьезоэлементом; на фиг. 3блок-ехема электронной аппаратуры, с помощью которой осуществляется измерение.

Внутренняя полость цилиндрического силопередающего элемента 1 имеет шлицевый профиль. Внутри цилиндра перпендикулярно его образующей установлена круглая зубчатая пьезопластина 2 с центральным отверстием, при помощи которого она неподвижно насажена на стержень 3, жестко соединенный с основанием 4. Поверхность пьезопластины 2с двух сторон снабжена зонами электрически изолированных токопроводящих слоев 5. Количество зон 5 соответствует количеству зубцов 6 пьезопластины, и каждая зона токопроводящего слоя расположена соответственно против зубца. Механический контакт пьезопластины 2 с силопередающим элементом 1 обеспечивается по кривым окружностей выступов 7 шлицевого профиля и зубцов 6 пьезопластины 2. Силопередающий элемент 1 посредством выступов 7 шлицевого профиля разделен на равные по чувствительности й частотным свойствам автономные сферические мембраны.

В теле каждого выступа шлицевого профиля с наружной стороны сделаны по ' две канавки 8 по всей высоте цилиндра 1. Цилиндр 1 закрывается крышкой 9 и жестко установлен на основании

4. С помощью винтов 10 осуществляется предварительная .настройка датчика. Токопроводящие слои 5 соединены с согласующими устройствами 11 и через эмиттерные повторители 12 с генератором 13, собранным на пьезорезонаторе 14, имеющем частоту собственных колебаний, равную частоте колебаний пьезорёзонаторов 5.

Датчик давления работает следующим образом.

Давление, поступающее из. любого направления, через сферические мембраны силопередающего цилиндра 1 и зубец пьезопластины 2 действует на'соответствующую зону пьезопласти-. ны. Эти зоны включены в цепь электрической схемы измерения в качестве пьезоэлектрических фильтров. Чтобы фильтры 5 не влияли друг на друга, они соединены с генератором 13 через эмиттерные повторители 12. Выходы фильтров подключены к согласующим устройствам11,которые служат для выпрямления, фильтрации, усиления и согласования измерительной цепи с регистрирующими устройствами. При воздействии давления на зоны токопроводящих слоев частотный спектр пьезоэлектрических фильтров изменяется. В зависимости от величины давления на зоны токопроводящих слоев пьезопластины электрические импедансы последних изменяются, й на выходах согласующих устройств напряжения »··· ,6 θ«ι<.η » изменяются пропорционально величинам давлений , р_{1, , Р, ..., Р_1л) . По

величинам напряжений на , и_Вых3,

- ·«· · ивыхη ^можно определить величину и направление поступающего давления.

Так как давление передается к токопроводящим зонам пьезопластйны посредством зубцов, то количество токопроводящих слоев должно соответствовать количеству зубцов, а каждая зона токопроводящего слоя должна располагаться соответственно против зубца. Количество токопроводящих слоев выбирается в зависимости от требуемой точности определения направления поступающего давления.

Выполнение пьезопластйны с центральным отверстием, при помощи которого она неподвижно насажена на стержень, позволяет использовать стержень в качестве общей противодействующей опоры для созданных на пьезопластине пьезорезонаторов, что в свою очередь дает возможность получить равные по чувствительности и частотным свойствам преобразователи давлений в электрический сигнал. Кроме того, стержень, входящий в· центральное отверстие пьезопластины, позволяет более чем в два раза уменьшить длину распространения давления в пьеэопластине и тем самым повысить частотные свойства датчика давления.

Наличие механического контакта токопроводящих зон пьезопластйны через зубцы, со сферическими мембранами позволяет не только е большой точностью измерить величину давления, поступающего из любого направления, но и определить направление, его движения.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Датчик давления, содержащий основание, цилиндрический силопередающий элемент шлицевого профиля, круглую зубчатую пьезопластину, установленную в средней части силопередающего элемента перпендикулярно его образующей, отлич ающийся тем, что, с целью повышения частотных свойств датчика и определения направо ления действующих усилий от давления, поверхность пьезопластйны с двух сторон снабжена электрически изолированными зонами токопроводящих слоев в количестве равном числу зубцов пьезопластйны, а пьезопластина снабжена центральным отверстием и неподвижно насажена на введенный в датчик756235

   6

   стержень, жестко соединенный с основанием.