Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению, передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств: .с помощью пьезоэлектрических устройств – G01L 9/08

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к датчикам, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением динамических давлений. Пьезоэлектрический датчик давления содержит корпус с мембраной, в котором расположен чувствительный элемент, состоящий из пьезоэлементов, токосъемника, расположенного между пьезоэлементами, и основания. Чувствительный элемент закрыт тонкостенным стаканом, который поджат к основанию датчика с усилием, равным суммарному усилию от максимально возможного воздействия на мембрану статического и динамического давлений. Размеры стакана определены согласно математическому выражению:

,

где h - высота стакана; D - внешний диаметр стакана. Дно стакана выполнено толщиной, обусловленной исключением прогиба мембраны в центральной ее части. Техническим результатом является повышение точности измерений, упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: приемник содержит основной и дополнительный пьезоэлементы, корпус, выполненный из теплопроводящего материала, например из металла. Основной пьезоэлемент прикреплен снаружи корпуса и воспринимает колебания давления водной среды, а также флуктуации температуры воды и смещения корпуса как составляющих помехи. Дополнительный пьезоэлемент, идентичный основному, прикреплен к корпусу в воздушной полости внутри корпуса, где он изолируется от колебаний давления водной среды, но воспринимает флуктуации температуры водной среды и смещения корпуса. Оба пьезоэлемента включены параллельно друг другу с встречным направлением знаков поляризации и выполнены из идентичного пьезоматериала. Технический результат: эффективная компенсация помех в сигнале, регистрируемом приемником, обусловленных воздействием на приемник флуктуации температуры водной среды и смещений. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам изготовления пьезоэлектрических датчиков давления. Способ изготовления пьезоэлектрического датчика давления заключается в том, что на основании устанавливают не менее двух пьезоэлементов, поджатых корпусом с мембраной, которую выполняют с жестким центром, осуществляют герметичное соединение корпуса с основанием, после чего нагружают мембрану избыточным давлением, величина которого больше верхней границы измеряемого диапазона, до пластической деформации части мембраны, расположенной между ее жестким центром и наружным диаметром, причем отношение диаметра жесткого центра к диаметру мембраны выбирают из диапазона больше 0,65, но меньше 1. Техническим результатом является увеличение чувствительности изготавливаемых датчиков давления и линейности их характеристики за счет уменьшения паразитной жесткости. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов. Устройство содержит первичный преобразователь, источник питания первичного преобразователя, датчик температуры для компенсации аддитивной составляющей температурной погрешности сигнала давления, датчик температуры для компенсации мультипликативной составляющей температурной погрешности сигнала давления, нормирующий усилитель, устройство компенсации аддитивной составляющей температурной погрешности сигнала давления, устройство компенсации мультипликативной составляющей температурной погрешности сигнала давления, устройство компенсации основной погрешности. Также в него введен блок метрологического контроля и диагностики, содержащий сумматор сигналов, цифровой потенциометр с энергонезависимой памятью, микропроцессор и аналого-цифровой преобразователь. При этом выход цифрового потенциометра с энергонезависимой памятью соединен с входом сумматора сигналов, второй вход сумматора сигналов соединен с выходом потенциометра оперативной регулировки нуля, а выход сумматора сигналов соединен с входом устройства компенсации аддитивной составляющей температурной погрешности сигнала давления, выход устройства компенсации основной погрешности и переключения пределов измерений соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, соединенного с микропроцессором, выход микропроцессора соединен с входом цифрового потенциометра блока метрологического контроля и самодиагностики. Технический результат заключается в компенсации погрешности, вызванной долговременной нестабильностью первичного преобразователя и погрешностей, вызванных механическими перегрузками датчика, метрологический самоконтроль и увеличение межповерочного интервала. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения как постоянного давления, так и динамического давления. Техническим результатом является повышение точности и оперативность измерения пульсирующего давления. Датчик давления содержит корпус с внутренним отверстием и перекрывающей его мембраной, выполненной как единое целое с корпусом, установленные в отверстии корпуса цилиндрическую силопередающую втулку, пьезоэлементы, токосъемник и прижимной элемент. Мембрана выполнена плосковогнутой, с радиусом кривизны вогнутой части 0,5d R 3d, где d - диаметр мембраны. Цилиндрическая силопередающая втулка выполнена со стороны мембраны в виде усеченного конуса, а со стороны пьезоэлементов имеет цилиндрическое углубление с цилиндрическим выступом в центре углубления. Пьезоэлементы помещены в токоизолирующую цилиндрическую гильзу, которая размещается в углублении силопередающей втулки так, что один из пьезоэлементов контактирует с выступом в углублении силопередающей втулки, а другой пьезоэлемент контактирует с токосъемником. 1 ил.

Изобретение относится к области технологии приборостроения и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения медленно нарастающих давлений. Техническим результатом является повышение точности измерения медленно возрастающих наперед заданных значений статических давлений. Способ изготовления пьезоэлектрического датчика давления заключается в том, что пьезоэлементы с электродами размещают между основанием и силопередающим элементом. Образующийся пьезопакет стягивают с усилием в тонкостенном кожухе, который сопрягают и приваривают по периметру с одного конца к основанию, а с другого - к силопередающему элементу. Перед сборкой пьезопакета каждый входящий в него пьезоэлемент подвергают статическому механическому нагружению давлением, индивидуальным для каждого пьезоэлемента и превышающим давление, которому подвергаются пьезоэлементы при стягивании в пьезопакет. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к пьезорезонансным датчикам давления с частотным выходом, и может быть использовано в медицине для измерения давления пульсовой волны (динамического давления). Техническим результатом является повышение разрешающей способности при измерении динамического воздушного давления. Датчик давления содержит корпус, металлическую круглую мембрану, дисковый кварцевый пьезоэлемент и круглый электрод. Также датчик давления содержит металлическое основание с донной частью, внутренним выступом и внутренней проточкой, металлическое опорное кольцо, заклепку с цилиндрической плоской головкой, упругий плоский элемент с отверстием в центре, через которое пропущена заклепка, и регулировочный винт со сферическим концом. Регулировочный винт установлен в резьбовое отверстие в центре донной части металлического основания соосно с ним и контактирует сферическим концом с плоской поверхностью головки заклепки. Опорное кольцо своей наружной цилиндрической поверхностью соединено по ходовой посадке с поверхностью внутренней проточки в основании, ограниченной по глубине у донной части последнего внутренним выступом. Верхняя и нижняя поверхности опорного кольца и поверхность выступа основания параллельны поверхности кварцедержателя. Дисковый кварцевый пьезоэлемент выполнен плоским, а круглый электрод расположен на поверхности пьезоэлемента, противоположной мембране. В датчик давления дополнительно введены первый пневматический канал в виде сообщающихся пневматического фильтра и дросселя и второй пневматический канал в виде сообщающихся вертикального цилиндрического канала в боковой стенке основания и горизонтального цилиндрического канала с уравнительным подпружиненным клапаном. Вход пневматического фильтра и вход второго пневматического канала сообщаются с входным отверстием корпуса. Выход дросселя и выход второго пневматического канала сообщаются с объемом, ограниченным стенками, донной частью основания и внутренней поверхностью мембраны. Этот объем сообщается с входным отверстием корпуса через второй пневматический канал посредством уравнительного клапана в момент приведения датчика в исходное состояние. 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения физических величин, например температуры, давления, деформации. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности чувствительного элемента к изменению измеряемой физической величины. Чувствительный элемент для измерения физических величин состоит из пьезоплаты, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя и не менее двух отражающих структур, расположенных с двух сторон от встречно-штыревого преобразователя и выполненных в виде системы канавок на поверхности пьезоплаты с переменным периодом. Встречно-штыревые преобразователи и отражающие структуры расположены под разными углами к линии базового среза пластины пьезоэлектрика. Встречно-штыревые преобразователи расположены так, что возбуждение поверхностных акустических волн происходит в направлении максимума коэффициента электромеханической связи. Отражающие структуры расположены с двух сторон от встречно-штыревых преобразователей в направлениях с наибольшей чувствительностью к изменению измеряемой физической величины. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов сложных технических систем топливоэнергетического комплекса, АЭС, автомобильного и железнодорожного транспорта и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности ПАВ структуры в первичном чувствительном элементе. Барочувствительный элемент содержит мембрану с выборкой, жестко скрепленную с основанием через прокладку с образованием между мембранной и основанием герметичной вакуумированной полости, внутри которой над выборкой своими концами жестко присоединен пьезоэлемент. Соотношение геометрических размеров диаметра выборки в мембране и внутреннего диаметра прокладки меньше или равно 0,5. Пьезоэлемент выполнен из ПАВ структуры и установлен с возможностью его продольного сжатия-растяжения. Кристаллографические оси мембраны, прокладки, основания и пьезоэлемента из ПАВ структуры ориентированы одинаково. Контакты пьезоэлемента из ПАВ структуры выведены из вакуумированной полости наружу нанесенными на мембрану высокочастотными электродами, согласованными с антенной в полосе частот отклика ПАВ структуры. 6 ил.

Изобретение относится к электроакустическим сенсорам, способным работать в среде с высоким давлением. Сущность: композитное акустическое волновое устройство содержит первую и вторую пьезоэлектрические пластины, каждая из которых имеет внутреннюю и наружную поверхности. Пластины ориентированы внутренними поверхностями друг к другу. По меньшей мере на одной из указанных наружных поверхностей расположен отражающий электрод. Акустическое волновое устройство образует резонатор на плоскопараллельной пластине со сдвиговым типом колебаний поперечно толщине плоскопараллельной пластины, Наружные поверхности пьезоэлектрических пластин заземлены. Между пьезоэлектрическими пластинами может быть выполнена полость, обеспечивающая возможность измерения давления и компенсации остаточного влияния давления на точность измерений. Технический результат: снижение чувствительности к колебаниям давления, возможность работы при высоком давлении окружающей среды. 3 и 20 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям давления, усилий, ускорений и других механических параметров на основе резонаторов, выполненных из кристаллического материала, в частности кристаллического кварца. Техническим результатом изобретения является повышение точности резонансного кристаллического сенсора малых и средних давлений. Резонансный сенсор давления, усилий или перемещения содержит выполненные из кристаллического материала и жестко соединенные друг с другом плоскую мембрану и резонаторы упругих колебаний. На поверхности мембраны заодно с ней сформирована консоль, имеющая форму пластины, в теле которой выполнены резонаторы. Консоль объединена с мембраной одной из боковых граней или областями одной из боковых граней или областями одной из больших граней. Консоль может иметь форму пластин, а боковые грани резонаторов могут быть выполнены посредством сквозных отверстий в пластине. Ориентация граней консоли относительно кристаллографических осей материала сенсора выбирается с учетом анизотропии скорости химического или плазмохимического фрезерования в материале сенсора. Некоторые области обращенной к консоли поверхности мембраны и, по крайней мере, часть граней консоли формируют посредством пропилов в заготовке. Одни грани пластины консоли и одни области поверхности мембраны - крупноразмерные - формируют пропилами, а другие - образующие более тонкие и деликатные детали сенсора - химическим или плазмохимическим или ультразвуковым фрезерованием. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред. Техническим результатом изобретения является расширение области применения. Способ заключается в размещении сенсора давления в исследуемую среду, размещении на сенсоре давления датчика температуры, регистрации выходных сигналов сенсора давления и датчика температуры. По этим сигналам определяют давление среды, формируют в исследуемой среде механические колебания с частотой, большей возможной частоты колебаний рабочего давления среды, выделяют из выходного сигнала сенсора переменный сигнал с частотой заданных механических колебаний. По этому сигналу и выходным сигналам сенсора и датчика температуры определяют функции диагностики, по отклонению которой от номинального значения судят о погрешности измерения давления. Устройство состоит из пьезоэлектрического элемента 1, сенсора давления 2, датчика температуры 3, полосового фильтра 4, усилителя 5, выпрямителя 6, двухканального АЦП 7 и микроконтроллера 8. Первые выводы микроконтроллера соединены с выводами цифрового интерфейса АЦП 7 и выходом датчика температуры, второй вывод микроконтроллера соединен с входом пьезоэлектрического элемента. Выход сенсора давления соединен с первым входом АЦП и дополнительно соединен с входом полосового фильтра, выход которого последовательно соединен с усилителем, выпрямителем и вторым входом АЦП. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пьезорезонансным преобразователям усилий, и может быть использовано в том числе в датчиках давления и усилия. Пьезорезонансный преобразователь усилий состоит из кварцевой балки, выполненной из двух одинаковых половин, герметично соединенных по нейтральной плоскости консольной балки, снабженной вакуумированной полостью. По крайней мере, один пьезорезонатор закреплен в полости параллельно нейтральной плоскости консольной балки. Консольная балка выполнена в виде балки равных напряжений. Пьезорезонатор закреплен в полости посредством удлинителей, ориентированных по направлению главной оси пьезорезонатора. Площадь поперечного сечения удлинителей выбирается большей площади поперечного сечения пьезорезонатора, а наружные поверхности балки, параллельные ее нейтральной плоскости, выполнены полированными. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измерений в условиях высокого статического давления. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии точного приборостроения и может быть использовано в технологических процессах изготовления пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения быстропеременных и акустических давлений. При изготовлении пьезоэлектрического датчика давления пьезоэлементы 1 с электродами 2, изоляторами 3, тонкостенным кожухом 5 и силопередающим элементом 6 устанавливают на основание 4, на которое далее устанавливают технологический корпус 7. Все детали сборки чувствительного элемента с усилием Р стягивают в тонкостенном кожухе 5, сопрягающемся по периметру с одного торца с силопередающим элементом 6, а с другого - с основанием 4. Для удобства сопряжения в нижней части технологического корпуса 7 выполнены пазы 8. После сопряжения тонкостенного кожуха с деталями 4 и 6 технологический корпус снимают. Чувствительный элемент устанавливают в корпус датчика и производят герметизацию внутренней полости датчика с помощью сварки корпуса с основанием. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения, а также повышение механической надежности датчиков. 2 ил.

Датчик импульсных давлений относится к измерительной технике и предназначен для регистрации быстропеременных давлений, в том числе параметров удара твердых, жидких и газообразных сред. Датчик содержит акустический волновод постоянного акустического сопротивления, снабженный чувствительным элементом на приемной части волновода. Волновод выполнен из двух участков разного поперечного сечения, причем приемная часть волновода выполнена с меньшим сечением относительно опорной части. Для регистрации импульсов давления в среде с повышенной температурой чувствительный элемент расположен у основания приемной части волновода и охлаждается жидким или газообразным хладагентом. Техническим результатом изобретения является повышение точности при регистрации в широком диапазоне длительности импульсов, упрощение конструкции и уменьшение габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Сущность: измерительный преобразователь содержит корпус с рабочей камерой, помещенный в камеру сенсор и гермоввод. Сенсор состоит из нескольких жестко скрепленных друг с другом деталей, выполненных из кристаллического кварца, а в полость сенсора помещен тензочувствительный пьезорезонатор, края которого жестко соединены со стенками полости. Сенсор сформирован в виде пакета пластин, жестко соединенных по периферии больших граней, полость образована углублениями в соединяемых гранях пластин. Пьезорезонатор сформирован посредством сквозных отверстий во внутренней пластине пакета и имеет форму двух одинаковых стержней, параллельных друг другу и соединяемым граням, причем концы стержней объединены общей периферией и жестко соединены с внешними пластинами пакета. Длина L полости направлена вдоль осей стержней, ширина полости А и ширина сенсора В параллельны плоскости соединяемых граней и перпендикулярны осям стержней, высота полости Н перпендикулярна соединяемым граням, причем между этими параметрами соблюдаются следующие соотношения: L 2A, H A, 2Н В-А. Соседние внешние грани пакета, параллельные осям стержней, составляют друг с другом углы 90° или более. В варианте исполнения поверхности сенсора придана, по крайней мере, частично форма цилиндра, с осью, параллельной осям стержней. Края внутренней пластины не выходят на внешнюю поверхность сенсора. В варианте исполнения края внутренней пластины выходят на внешнюю поверхность сенсора. На соединяемых поверхностях пластин пакета образованы углубления и выступы, углубления заполнены соединяющим материалом, например клеем или стеклом, а выступы соединяемых пластин расположены друг против друга и входят в соприкосновение без зазора. Преобразователь снабжен выполненным из упругого материала стаканом с крышкой, гермоввод имеет выступ, входящий в камеру датчика, сенсор помещен в стакан с зазором между поверхностью сенсора и поверхностью стакана, причем стакан плотно посажен на выступ гермоввода и без зазора с ее стенками введен в камеру датчика, а в стенках, и/или дне, и/или крышке стакана выполнены сквозные отверстия. Технический результат изобретения: снижение себестоимости преобразователя и повышение его надежности. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для измерения звукового давления, давления звука, статического избыточного давления. Сущность: на эффективной поверхности мембраны сформированы тензометрический мост и емкостной чувствительный элемент (ЧЭ). С помощью усиливающих и согласующих блоков сигналы с выходов емкостного ЧЭ и тензометрического моста подаются на входы блока вычитания. При действии на мембрану давления звука на выходе емкостного ЧЭ имеем звуковое давление, а на выходе тензометрического моста давление звука. При вычитании из сигнала давления звука в блоке вычитания сигнала с выхода емкостного ЧЭ на выходе блока вычитания получают сигнал, несущий информацию о статическом избыточном давлении. Технический результат: расширение области применения, повышение надежности и уменьшение габаритов датчика за счет возможности одновременного измерения звукового давления, давления звука и статического избыточного давления на заданном участке исследуемого объекта. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения механических величин - давления, деформаций, перемещений, и может быть использовано в средствах автоматизации контроля технологических процессов сложных технических систем топливоэнергетического комплекса, АЭС, автомобильного и железнодорожного транспорта и других отраслях промышленности. Технический результат: исключение прямого механического воздействия и окружающей среды на ПАВ устройство. Сущность изобретения: в датчике механических величин ПАВ устройство заключено в герметичный корпус с осушенной контролируемой средой и через гермовыводы подключено к управляющему органу, связанному через регулирующий элемент с преобразователем "механическая величина - перемещение", выполненному в виде сильфона. Управляющий орган выполнен в виде микропереключателя, а в качестве ПАВ устройства используется резонатор или управляющий орган выполнен из нескольких микропереключателей, усилие срабатывания каждого из которых регулирующим элементом настроено на локальный диапазон воздействия фиксированного дискретного уровня физической величины, например верхнего и нижнего, а в качестве ПАВ устройства используется отражательная линия задержки с двумя активными отражателями. Регулирующий элемент выполнен в виде стержня из ферромагнитного или диамагнитного материала, установленного в управляющий орган в виде катушки индуктивности, а в качестве ПАВ устройства используется отражательная линия задержки. 3 н.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: изобретение относится к средствам преобразования быстропеременного и импульсного давления в электрический сигнал и может быть использовано в первичных преобразователях скорости потока вихревых расходомеров воды, газа, пара и других однородных сред. Сущность: датчик быстропеременного давления имеет корпус 4, который может быть выполнен в виде полого цилиндра или полого прямоугольного параллепипеда во втором варианте исполнения датчика. Датчик содержит пьезоэлемент, включающий основание 5 и четыре электрода. В первом варианте исполнения датчика основание пьезоэлемента выполнено круглым, а электроды имеют в плане форму половины круглого основания. Во втором варианте исполнения датчика основание пьезоэлемента выполнено прямоугольным, а электроды имеют в плане форму половины прямоугольного основания. Электроды электрически изолированы и размещены с разных сторон основания 5 друг напротив друга. Электроды, размещенные с разных сторон основания, попарно и крест-накрест электрически соединены между собой. Корпус 4 имеет две крышки 11 и 12. Первая крышка 11 прикреплена к корпусу 4 и выполнена в форме круглого или прямоугольного упора, в зависимости от варианта исполнения датчика. Вторая крышка 12 выполнена в виде половины сечения корпуса 4, т.е. в виде половины круга в первом варианте датчика и в виде половины сечения прямоугольного параллепипеда - во втором варианте. Мембрана 13 датчика установлена в корпусе 4 со стороны крышки 12. Пьезоэлемент размещен между мембраной 13 и первой крышкой 11. Пространства между мембраной 13 и пьезоэлементом, а также между первой крышкой 11 и пьезоэлементом минимальны и заполнены диэлектрическим связующим материалом 14. Линии раздела электродов расположены напротив друг друга и напротив края второй крышки. Открытая часть мембраны 13 расположена напротив одного из электродов. Корпус 4 датчика установлен в трубу таким образом, чтобы расположенная в проеме 15 открытая часть мембраны 13 была направлена внутрь проточной части. Технический результат изобретения заключается в повышении вибростойкости и термостойкости. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению импульсных и быстропеременных давлений, и может быть использовано для измерения импульсного давления гидродинамического возмущения большой мощности при применении разрядно-импульсной технологии. Устройство содержит два волновода различной длины, разделенные пьезоэлектрической таблеткой. Приемный волновод выполнен из металла в виде ступенчатого стержня. Другой волновод выполнен в виде цилиндра из металла с равномерно убывающей пористостью от торца, соприкасающегося с пьезоэлектрической таблеткой к свободному концу. Торцевая поверхность этого конца волновода имеет рельефный профиль в виде пирамид, а боковая поверхность имеет резьбовой либо пилообразный профиль. При этом диаметр цилиндра превышает диаметр пьезоэлектрической таблетки. Технический результат заключается в расширении диапазона измерения импульсного давления, уменьшении габаритных размеров, экранировании датчика от внешнего электромагнитного излучения. 2 ил.

Изобретение относится к промысловому рыболовству и может быть использовано для тралового рыболовства на океанских акваториях в районах морских течений. Трал снабжается волоконно-оптическим интерферометром, волоконные катушки которого располагают заподлицо с конической подложкой напротив друг друга. Подложка располагается соосно с тралом. Одна из волоконных катушек интерферометра выполняется с возможностью ее управляемого перекрытия экраном. При спуске трала одна из волоконных катушек перекрыта и интерферометр измеряет глубину погружения трала по количеству интерференционных импульсов. При установке трала вдоль течения обе волоконные катушки интерферометра открыты для воздействия потока и интерферометр превращается в измеритель скоса потока. Это позволяет буксировать трал навстречу движущегося рыбного косяка. При подъеме загруженного трала управляемый экран вновь перекрывает одну из волоконных катушек интерферометра, и последний превращается в измеритель скорости подъема трала (по частоте следования интерференционных импульсов). Изобретение позволяет повысить уловистость рыбы в условиях морских течений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.