Устройство для измерения давления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ И МЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащеепьезоэлемент с двумя периферийньши и одной центральной обкладками на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор , подключенный к центральному электроду , и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом - к индикатору , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния дестабилизирующих факторов, в него дополнительно введены блок управления и источник опорного напряжения , a-генератор выполнен управляемым , при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к одной из периферийных обкладок;, в выход блока управления подсоединен к управляющему входу генератора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(Ю G 01 L 9 08 описяник изоБрктвн и, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3548038/24-10 (22) 02.02.83 (46) 23.01.85. Вюл. № 3 (72) А. П. Лежнев, П. И. Госьков и Г. С. Госькова (71) Алтайский политехнический институт им. И. И. Ползунова (53) 531.787 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 883682, кл. G Ol 1. 9/08, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 901864, кл. G 01 1. 9/08, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащее- пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металлизи SU И 36045 А рованном торце, возбуждающий генератор, подключенный к центральному электроду, и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом — к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния дестабилизирующих факторов, в него дополнительно введены блок управления и источник опорного напряжения, а-генератор выполнен управляемым, при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к одной из периферийных обкладок, а выход блока управления подсоединен к управляющему входу генератора.

1136045

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам для измерения давления.

Известен датчик давления, содержащий корпус с опорой, пьезоэлемент, одна из поверхностей которого разделена на четные количества электрически изолированных секторов, нечетные из которых объединены и подключены к выходу генератора, четные также объединены и подключены к измерительному прибору (1j

Недостатком данного датчика является зависимость выходного напряжения с пьезоэлемента от температуры, что снижает точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор, подключенный к центральному электроду и дифферен циальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом— к индикатору (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная зависимостью измеряемой разности напряжений с пьезоэлемента от дестабилизирующих факторов — температура, старение, режим возбуждения.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет устранения влияния дестабилизирующих факторов .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее пьезоэлемент с двумя периферийными и одной центральной обкладками, на одном металлизированном торце, возбуждающий генератор, подключенный к центральному электроду, и дифференциальную схему обработки сигналов, входом подключенную к периферийным электродам, а выходом — к индикатору, дополнительно введены блок управления и источник опорного напряжения, а генератор выполнен управляемым, при этом источник опорного напряжения подключен к первому входу блока управления, второй вход которого подключен к одной з периферийных обкладок,а выход блока управления подсоединен к управляющему входу генератора.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения давления.

Устройство содержит пьезоэлемент 1, управляемый возбуждающий генератор 2, подключенный к центральной обкладке 3 пьезоэлемента 1, блок 4 управления, первым входом 5 подключенный к источнику

6 опорного напряжения, вторым входам

7 — к одному из входов дифференциальной схемы 8, например 9, и выходом — к управляющему входу генератора 2 возбуждения. Дифференциальная схема 8 выходом соединена с индикатором 10, а входами — с второй 11 и третьей 12 периферийными обкладками пьезоэлемента 17.

Устройство работает следующим образом.

Под действием напряжения возбуждения 11 генератора 2 пьезоэлемент 1 совершает резонансные механические колебания.

При этом с второй и третьей обкладок 11 и 12 на дифференциальную схему 8 поступают напряжения U, и 1/д . При нулевом давлении на пьезоэлемент 1 напряжения Ug и Uq равна, причем напряжение U, равно величине опорного напряжения U< с источ15 ника 6. Равенство последних напряжений обеспечивает блок 4 управления путем подачи управляющего сигнала на управляющий вход генератора 2, что приводит к изменению величины возбуждающего напряжения U с генератора 2 согласно следующему выражению:

1У Uî

К,+- ьК, где U - опорное напряжение; — коэффициент трансформации для

25 второй обкладки пьезоэлемента 1; — напряжение возбуждения пьезоэлемента;

ЬК вЂ” изменение коэффициента трансформации для второй обкладки пьезоэлемента.

Под действием измеряемого давления

О, сохранится на уровне Vq, à Uz изменится. Разность напряжений с обкладок 11 и 12 пьезоэлемента 1 с учетом приведенных выражений примет вид:

35 11. (К2 Ь К2 ) — 1 + где К вЂ” коэффициент трансформации для третьей обкладки пьезоэлемента 1;

Ь К вЂ” изменение коэффициента транс4р формации для третьей обкладки пьезоэлемента.

Таким образом, разность напряжений с пьезоэлемента 1 пропорциональна отношению коэффициентов трансформации соответственно для второй и третьей обкла45 док 11 и 12.

Под действием дестабилизирующих факторов изменение Л К, и ЬК в относительных единицах составит одну и ту же величину, что не приведет к изменению отношения коэффициентов трансформации. Поэтому выходной сигнал, поступающий на индикатор 10 со схемы 8, не изменится под действием дестабилизирующих факторов, а определится только величиной измеряемого давления.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения давления до 0,5 /р по сравнению с 1,5-30/р для известного.