SU830166A1

SU830166A1 - Pressure difference sensor

Info

Publication number: SU830166A1
Application number: SU792793295A
Authority: SU
Inventors: Леонард Иванович Захарьящев; Иван Егорович Сырмолотнов
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1981-05-15

Description

(54) ДАТЧИК РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ(54) PRESSURE DIFFERENCE SENSOR

1one

Изобретение относитс к приборостроению , св занному с измерением перепада (разности) давлений газообразных или жидких сред путем преобразовани величины деформации пьезоэлектрической мембраны.The invention relates to instrumentation related to the measurement of the differential (differential) pressures of gaseous or liquid media by converting the magnitude of the deformation of the piezoelectric membrane.

Известен датчик давлени на поверхностных акустических волнах дл измерени давлени , состо щий из входного и выходного преобразователей ПАВ, подложки и гибкой диафрагмы. В гибкой диафрагме устройства с помощью преобразователей возбуждаютс звуковые волны. При деформации диафрагмы давлением измен етс врем задержки сигнала между входным и выходным преобразовател ми, которое фиксируетс узлом измерени задержки 1.A surface acoustic wave pressure sensor for measuring pressure is known, consisting of input and output surfactant transducers, a substrate, and a flexible diaphragm. In a flexible device diaphragm, sound waves are excited by means of transducers. During deformation of the diaphragm by pressure, the delay time of the signal between the input and output transducers changes, which is fixed by the measuring unit 1 of delay.

Недостатками устройства вл ютс невысока температурна стабильность и отсутствие возможности измер ть разность давлений.The disadvantages of the device are low temperature stability and the inability to measure the pressure difference.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению вл етс устройство, содержащее две чувствительные к давлению мембраны с интегральными преобразовател ми на поверхностных акустических волнах встречно-щтыревого типа, установленные в корпусе 2.The closest in technical essence and the achieved effect to the invention is a device containing two pressure-sensitive membranes with integral transducers on surface acoustic waves of the counter-pin type installed in the housing 2.

Недостатками известного устройства вл ютс низка чувствительность и невысока надежность.The disadvantages of the known device are low sensitivity and low reliability.

Цель изобретени - повыщение чувствительности и надежности.The purpose of the invention is to increase sensitivity and reliability.

Указанна цель достигаетс тем, что мембраны герметично и параллельно друг другу закреплены в корпусе, преобразователи размещены на поверхност х мембран, обращенных вовнутрь полости, образованной мембранами и корпусом, причем преобразователи первой мембраны размещены симметрично относительно центра этой мембраны , а преобразователи второй мембраны смещены к контуру заделки.This goal is achieved by the fact that the membranes are tightly and parallel to each other fixed in the housing, the transducers are placed on the surfaces of the membranes facing the cavity formed by the membranes and the housing, the transducers of the first membrane are placed symmetrically relative to the center of this membrane, and the transducers of the second membrane are offset to the contour termination.

Кроме того, преобразователи одинаково ориентированы относительно криста,1лографнческих осей материала ме.мбран.In addition, the transducers are equally oriented relative to the crista, the 1lographic axes of the material m.mbran.

На фиг. 1 представлена обща конструкци предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкци мембраны с интегральными преобразовател ми, вид .Л на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, вид Б на фиг. 1; на .фиг. 4 график зависимости относительной радиальной деформации от рассто ни до центра мембраны.FIG. 1 shows the general structure of the device proposed; in fig. 2 shows the construction of a membrane with integrated converters; the view of FIG. one; in fig. 3 is the same, view B in FIG. one; on .fig. 4 is a plot of relative radial deformation from distance to the center of the membrane.

Устройство состоит из корпуса, составленного из двух фланцев 1 и 2. В первом фланце определенным образом защемлена с помощью кольцевого держател 3 перва мембрана 4 из пьезоэлектрического материала , содержаща входной 5 и выходной 6 преобразователи встречно-щтыревого типа, расположенные в центре мембраны. Общие электроды преобразователей имеют гальванический контакт с металлическим фланцем- 1 через кольцевой электрод 7. Сигнальные электроды преобразователей с помощью проволочных выводов соединены с внещними контактными щтыр ми 8 и 9, герметично закрепленными в отверсти х фланца и изолированными от него. Во втором фланце 2 аналогичным образом с помощью второго кольцевого держател 10 защемлена втора пьезоэлектрическа мембрана 11, содержаща входной 12 и выходной 13 преобразователи встречно-щтыревого типа, смещенные вдоль диаметра к контуру защемлени . Общие электроды имеют гальванический контакт с металлическим фланцем 2 через кольцевой электрод 14. Сигнальные электроды преобразователей второй мембраны с помощью проволочных выводов соединены с внещними контактными щтыр ми 15 и 16, закрепленными в отверсти х фланца и изолированными от него. Рабочие поверхности . мембран обращены навстречу друг другу и изолированы от вли ни среды в общем отсеке, образованном при герметичном соединении фланцев.The device consists of a body composed of two flanges 1 and 2. In the first flange, the first membrane is clamped in a definite way by means of an annular holder 3 of the first membrane 4 made of a piezoelectric material, containing an input 5 and an output 6 converters of the counter-pin type, located in the center of the membrane. The common electrodes of the transducers have galvanic contact with the metal flange-1 through the ring electrode 7. The signal electrodes of the transducers are connected to external contact pins 8 and 9, hermetically fixed in the flange holes and insulated from it by means of wire leads. In the second flange 2, in a similar manner, the second piezoelectric membrane 11 is clamped using the second ring holder 10, which contains an input 12 and an output 13 counter-pin type transducers, displaced along the diameter to the pinch contour. Common electrodes have galvanic contact with a metal flange 2 via an annular electrode 14. The signal electrodes of the transducers of the second membrane are connected to external contact plugs 15 and 16 fixed in the holes of the flange and insulated from it by means of wire leads. Work surfaces The membranes face each other and are isolated from the influence of the medium in the common compartment formed when the flanges are sealed.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

С помощью входного преобразовател 5 в первой мембране 4 возбуждаетс перва поверхностна акустическа волна, котора распростран етс в поверхностном слое, изолированном от вли ни среды, и достигает через определенное врем выходной преобразователь 6, в котором происходит преобразование поверхностных акустических волн в электрический сигнал. Во второй мембране 11 с помощью аналогичного по конструкции входного преобразовател 12 возбуждаетс втора поверхностна акустическа волна, котора распростран етс в поверхностном слое второй мембраны и достигает через определенное врем выходной преобразователь 13, где происходит преобразование поверхностных акустических волн в электрический сигнал. Подвод электрического сигнала, возбуждающего поверхностные акустические волны к входным преобразовател м и отвод задержанного электрического сигнала с выходных преобразователей производитс через изолированные от корпуса вводы 8, 9, 15 и 16. При воздействии первого измер емого давлени на тыльнуюUsing the input transducer 5 in the first membrane 4, a first surface acoustic wave is excited, which propagates in the surface layer, isolated from the influence of the medium, and after a certain time reaches the output transducer 6, in which the surface acoustic waves are converted into an electrical signal. In the second membrane 11, a second surface acoustic wave is excited using a similarly designed input transducer 12, which propagates in the surface layer of the second membrane and reaches after some time the output transducer 13, where the surface acoustic waves are converted into an electrical signal. The electrical signal that excites the surface acoustic waves to the input transducers and the delayed electrical signal from the output transducers is supplied through the inputs 8, 9, 15 and 16 insulated from the housing. When the first measured pressure is applied to the rear

сторону первой мембраны происходит деформаци первой поверхности с первой поверхностной акустической волной, причем в силу определенного расположени преобразователей в центре мембраны преобладаютthe first surface of the first membrane is deformed with the first surface acoustic wave, and due to a certain arrangement of transducers in the center of the membrane

раст гивающие напр жени , которые вызывают увеличение времени запаздывани первой акустической волны. При воздействии второго измер емого давлени на тыльную сторону второй мембраны происходит деформаци второй поверхности со второй поверхностной акустической волной, причем в этом случае преобладают сжимающие напр жени . Эти напр жени вызывают уменьщение времени запаздывани второй акустической волны. Регистрирующие устройства фиксируют разность времени запаздывани первой и второй поверхностных акустических волн пропорционального разности измер емых давлений.tensile stresses that cause an increase in the delay time of the first acoustic wave. When the second measured pressure is applied to the back side of the second membrane, the second surface is deformed with the second surface acoustic wave, in which case the compressive stresses prevail. These voltages cause a decrease in the delay time of the second acoustic wave. Recording devices record the time difference between the first and second surface acoustic waves proportional to the difference in measured pressures.

Дл улучщени температурной стабильности перва и втора пара преобразователей расположена так, что направление распространени первой и второй поверхностных акустических волн одинаково ориентированы относительно кристаллографических осей, например вдоль оси X кварца ST-среза.To improve the temperature stability of the first and second pair of transducers, it is positioned so that the direction of propagation of the first and second surface acoustic waves are equally oriented relative to the crystallographic axes, for example, along the X axis of the quartz ST-cut.

Предлагаемый датчик обладает высокой чувствительностью и надежностью вследствие защиты преобразователей в герметичной полости.The proposed sensor has high sensitivity and reliability due to the protection of transducers in a sealed cavity.

Claims

1. A differential pressure sensor containing two pressure-sensitive membranes with integral transducers of counter-pinch-type surface acoustic waves installed in a housing, characterized in that, in order to increase sensitivity and reliability, the membranes are tightly and parallel to each other fixed in the housing , are placed on the surfaces of the membranes facing the inside of the cavity formed by the membranes and the body, and the transducers of the first membrane are placed symmetrically relative to the center this membrane, and the converters of the second membrane

5 are offset to the contour of the termination.

2. A sensor according to claim 1, characterized in that the converters are equally oriented relative to the crystallographic axes of the material of the membranes.

Sources of information taken into account in the examination

1. US patent number 4.100.811, cl. G 01 L 1/16, 10.11.78.

2. US patent number 3.978.731.

cl. G 01 L 9/00, 03.10.75 (prototype).