SU1642286A1 - Датчик давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к датчикам на поверхностных акустических волнах (ПАВ), и позвол ет расширить диапазон измер емых давлений за счет использовани  в качестве преобразующей части датчика пьезоэлектрической пластины с располо537 женными на ней двум  парами встречно- штыревых преобразователей (ВШП) поверхностных акустических волн определенной топологии. Датчик состоит из манометрического чувствительного элемента 1 и преобразующей части, котора  представл ет собой пластину 2 из пьезоэлектрического материала с расположенными на ней двум  излучающими 3 и двум  приемными 4 ВШП ПАВ. Пластина 2 закреплена в корпусе 5 датчика, а в боковой ее части по оси симметрии выполнено глухое торцовое отверстие 7, диаметром, превышающим ее толщину, внутри которого наход тс  два пьезоэлектрических диска 8, диаметром, равным диаметру отверсти , с возможностью перемещени  вдоль него. Чувствительный элемент 1 жестко соединен с пьезоэлектрическими дисками 8 посредством штока 9. 3 ил. Чиё о N го N5 00 О

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к устройствам дл  измерени  давлени  с датчиками на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых давлений.

На фиг. 1 изображен датчик давлени , разрез; на фиг. 2 - преобразующий элемент датчика; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Датчик (фиг. 1) содержит монометрический чувствительный элемент (ЧЭ) 1, выпол- ненный в виде мембранного болка, и преобразующую часть, котора  представл ет собой пластину 2 из пьезоэлектрического материала с расположенными на ней парой излучающих встречно-штыревых преобразователей (ВШП) 3 и парой приемных ВШП 4. Пластина 2 закреплена в корпусе 5 датчика с помощью держателей 6, а в боковой ее части по оси симметрии выполнено глухое торцовое отверстие 7, диаметром, превышающим ее толщину, внутри которого наход тс  два пьезоэлектрических диска 8, диаметром, равным диаметру отверсти  с возможностью перемещени  вдоль него. ЧЭ 1 жестко соединен с пьезоэлектрическими дисками 8 посредством штока 9. На диски 8 нанесены электроды 10 (фиг. 3).

При отсутствии измер емого давлени  пьезоэлектрические диски 8 (фиг. 1), толщиной , не превышающей 1-1,7 мм, и диаметром , равным диаметру отверсти  7, наход тс  в определенном начальном положении (например, соответствующем атмосферному давлению). При включении напр жени  питани  усилителей 11, 12 в кольце автогенераторов, образованных усилител ми, излучающими 3 и приемными 4 ВШП, а также пьезоэлектрическими дисками 8, возникают колебани  на частоте

f01 : где v СК°Р°СТЬ распространени  поверхности акустической волны (ПАВ); До - шаг электродов, к которым в данный момент соприкасаютс  электроды, нанесенные на пьезоэлектрические диски 8. Диски также должны располагатьс  симметрично относительно оси симметрии пластины 2, перпендикул рной оси глухого отверсти  7. При этом их начальное положение соответствует тому, что в линии задержки ЛЗ-1 и линии задержки Л 3- 2 рабочие частоты foi и fo2 равны (обуславливаетс  принципом симметрии). В этом случае результирующа  частота, соответствующа  величине измер емого давлени  Af 2,- fo2-foi, будет равна нулю. С точки

зрени  обеспечени  Af 2 0 месторасположение обоих дисков не принципиально.

Датчик работает следующим образом. При подаче измер емого давлени  во внутреннюю полость ЧЭ 1 происходит деформаци  мембранного блока. Жесткий

центр его св зан со штоком 9, который  вл етс  направл ющей перемещени  и св зующим звеном между ЧЭ и пьезоэлектрическими дисками 8. Диски 8 под воздействием измер емого давлени  перемещаютс  вдоль глухого

торцового отверсти  7. При этом автогенераторы , образованные соответствующими усилител ми 11, 12, излучающими и приемными 4 ВШП ЛАВ, а также пьезоэлектрическими дисками 8, измен ют частоту

5 колебаний. Это происходит за счет перемещени  дисков 8 и контакта электродов 10, нанесенных на них в местах, свободных от контакта с пластиной 2, с новыми электродами излучающих ВШП 3. При этом шаг

0 электродов, а следовательно, и частота ПАВ уже будут иными Благодар  топологии ВШП частота h одного автогенератора увеличиваетс , а частота другого f 1 - уменьшаетс . Поэтому на выходе датчика снимаетс 

5 сигнал Af 2 равный Af 5; Afa-fi

Изменени  этой частоты обуславливаетс  топологией ВШП 3. Конструкци  ВШП 4 выбрана из услови  выделени  необходимого сигнала из широкого диапазона частот At.

0 Поэтому используетс  переменный шаг электродов ВШП 3, который увеличиваетс  к периферии пластины 2 по линии, перпендикул рной электродам преобразовател . При перемещении пьезоэлектрических дис5 ков 8 (фиг. 2} вдоль глухого торцового отверсти  7 пластины 2 измен етс  шаг, а следовательно, и частота ПАВ излучающих ВШП 3 и приемных ВШП 4. Частота измен етс  от значени , прин того за начальное

® при градуировке датчика, до установившегос . Следовательно, в автогенераторах устанавливаютс  колебани  с частотой, соответствующей пространственному шагу электродов излучающих ВШП 3. По измене5 нию частоты Af -Осуд т о величине измер емого давлени .

Расширение диапазона измер емых давлений происходит за счет того, что благодар  выбранной топологии излучающих

0 ВШП 3, можно существенно расширить частотный диапазон работы ВШП, пропорциональный измер емому давлению.

Claims (1)

1. Формула изобретени  5 Датчик давлени , содержащий размещенный в корпусе манометрический чувствительный элемент и закрепленную в корпусе пьезоэлектрическую пластину, на поверхности которой расположены две пары преобразователей поверхностных акустических волн с излучающими и приемными встречно-штыревыми преобразовател ми , выполненными в виде гребенчатых электродов с основани ми, имеющих шаг, увеличивающийс  к периферии пьезоэлектрической пластины по линии , перпендикул рной к электродам, при этом встречно-штыревые преобразователи размещены по обе стороны от глухого отверсти , выполненного в пластине по оси ее симметрии со стороны торцовой части, обращенной к чувствительному элементу, который снабжен соединенным с ним штоком, на котором закреплены разнесенные друг относительно друга два пьезоэлектрических диска - первый и второй, расположенные в отверстии пластины с возможностью перемещени  вдоль него, причем диаметр отверсти  пластины равен диаметру дисков и превышает толщину пластины, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых давлений, в нем основание одного из гребенчатых электродов.

   излучающих встречно-штыревых преобразователей выполнено с одной стороны глухого отверсти  пластины и заземлено, а электроды излучающих преобразователей

   выполнены по другую сторону глухого отверсти  и расположены перпендикул рно к его оси, при этом на цилиндрическую поверхность пьезоэлектрических дисков, не соприкасающуюс  с пластиной, нанесены

   электроды, которые выполнены шириной, равной ширине электродов излучающих встречно-штыревых преобразователей, причем электроды дисков с одной стороны контактируют с заземленными основани ми , а с другой стороны контактируют с электродами излучающих встречно-штыревых преобразователей, при этом пары преобразователей поверхностных акустических волн сориентированы на пьезоэлектрической пластине так, что приемный преобразователь одной пары расположен в зоне перемещени  первого диска, а приемный преобразователь другой пары расположен в зоне перемещени  второго диска.

   ФигЗ