Способ калибровки пьезодатчика давления

Способ калибровки пьезодатчика давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сооетскиз

Социалистических

"" 705294

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04. 06. 76 (21)2368922/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 2>,12.79, Бюллетень №47 (И) М. Кл

С 01Ек 27/00

Гоаудеротееиай комитет

СССР

IIo лелем изееретеиий и открытий (%) УДК 531.787 088.8) (45) Дата опубликования описания 25.12.79, (72) Авторы изобретения

С. l0. Чернявский (71) Заявитель

/54/ СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ПЬЕЗОДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области конт- рольно-измерительной техники.

Известны способы калибровки датчика давления путем приложения к его чувствительной поверхности заданного давления и измерения выходного сигнала датчика постоянно подключенным к нему измерительным прибором (1). При этом из-эа недостаточной величины постоян" ной времени входной цепи измеритель- lO ного прибора частотный диапазон измерения пьезодатчика ограничен величинами порярка единиц герц j2), что не поз.воляет проводить его калибровку ста: тическим давлением.

Известны способы калибровки пьезодатчика давления путем нагружения его давлением за фронтом ударной волны в ударной трубе и регистрации выходного сигнала измерительным прибором (3) . 20

-Такие способы не позволяют проводить калибровку при высоких давлениях порядка 1000 атм.

Известны также способы калибровки пьезодатчика давления путем ступенча- 25

2 того нзгружения его чувствительной поверхности статическим давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчика измерительным прибором (Ц . C помощью быстродействующего клапана производят сброс давления, а датчик держат постоянно подключенным к входу измерительного прибора.

При высоких давлениях до 1000 атм обеспечение надежной работы быстродействующ зго клапана оказывается сложной технической задачей. Поэтому калибровку проводят при малых давлениях и экстраполируют полученные результаты на область больших давлений, что снижает точность измерений.

Цель изобретения — упрощение процесса калибровки и повышение его точ- ности при высоких давлениях порядка

1000 атм.

Поставленная цель достигается тем, что при калибровке пьезодатчика давления путем ступенчатого нагружения его чувствительной поверхности статическим

Э тОб давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчика измерительным прибором пьезодатчик на каждой ступени нагружения подключают к входу измерительного прибора на вре" мя, большее 3-5 величин постоянной времени его входной цепи, и измеряют максимальное напряжение °

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для реализации пред ложенного способа; на фиг. 2 — зависимости от времени действующего на пьезодатчик давления и напряжения на входе измерительного прибора, Пьезодатчик содержит корпус 1 с размещенными внутри кварцевыми пьезоэлектрическими пластинами 2, Пластины

2 снабжены электродами 3, соединенными проводниками 4, 5 и ключом 6 с прибором для измерения напряжения. На чертеже позиция 7 обозначает предусилитель этого прибора с высоким входным сопротивлением, а сам прибор не по" казан.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Пьезодатчик 1 соединяют с источником статического давления, например гидро" прессом 8. При этом ключ 6 разомкнут. После установления необходимой величины давления Р емкости пьезодат1 чика и подключенного к нему параллельно масштабного конденсатора /не показан/ заряжаются до напряжения, соответствующего приложенному избыточному давлению. Затеи в момент 1 ключ замыкают. На измерительный прибор при этом поступает импульс напряжения с крутым фронтом и экспоненциальным спадом. Амплитуда импульса Ц пропор"

1 циональна калибровочному давлению Р1, а постоянная времени спада импульса составляет T = RC, где К - входное сопротивление прибора 7, С - суммарная емкость цепей, подключенных к его входу /датчик 1, провода 4, 5, емкость монтажа, масштабного конденсатора и т. д./.

Ключ 6 держат замкнутым в течение промежутка времени, большего /3-:5/Т.

При этом емкость С полностью разряжается. Затем ключ 6 размыкают, ступенчато увеличивают давление до величины

:.,Р2 и в момент 82 вновь замыкают ключ.

На измерительный прибор поступает при этом импульс напряжения с амплитудой

Ц2, пропорциональной разности давлении /Р - Р1/. На следующей ступени нагружения получают амплитуду Щ, пропорциональную величине /Р -Р / и т. д.

3 2

294 4

Проводилась калибровка пьезокварцевого датчика давления на гидравлическом прессе в диапазоне до 5r103 атм.

Параллельно датчику был присоединен масштабный конденсатор емкостью

20 103nl. При этом постоянная времени разряда через собственное объемное и поверхностное сопротивления датчика составляла несколько часов.

В качестве измерительного прибора ис" пользовался катодный осциллограф Ч входным сопротивлением К = 0,5 10 Ом, Величина постоянной времени входной цепи измерительного прибора с подключенным датчиком составляла Т 1О 2 с.

Введение коммутации выходной элект. рической цепи пьезодатчика вместо коммутации приложенного к датчику давления позволяет устранить трудности, связанные с созданием быстродействующих клапанов высокого давления, упрощает процесс калибровки и повышает его точность.

Кроме того, в этом случае можно использовать измерительный прибор с менее высоким входным сопротивлением, чем в известном способе. Необходимая величина постоянной времени Т= ЦС будет определяться не временем модуляции давления, а временем замыкания ключа 6, которое может быть сделано намного меньше. Это существенно упрощает конструкцию устройства для реализации способа и повышает его помехоустойчивость.

Формула изобретения

Способ калибровки пьезодатчика давления путем ступенчатого нагружения его чувствительной поверхности статическим давлением заданной величины и определения выходного напряжения пьезодатчика измерительным прибором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса калибровки и повышения его точности при высоких давлениях порядка 1000 атм, пьезодатчик на каждой ступени нагружения подключают к входу измерительного прибора на время, большее. 3-5 величин постоянной времени его входной цепи, и измеряют максимальное напряжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бойков Н. А. Звездин П. С., Резник Л. Б. Измерение давлений при быстропротекающих процессах, М., "Энер гия", 1970, с. 48, 49.

2. Карпов P. Г. Электроника в испытании тепловых двигателей. М., нМашгиз", 1963, с. 37.

7О5294

3. Петунин А. Н. Методы и техника измерений параметров газового потока, И., "Машиностроение", 1972, с. 146.

4. Логинов B Н. Электрические иэ мерения механических величин. М., "Энергия", 1970, с. 76, 77 /прототип/.

559 3281

Я. 40.80

Тир. Зак.

Предприятие «ПАТЕНТ». Москва, Г-59, Беоежковская няб . 9