Пьезоэлектрические манометры

Действие пьезоэлектрических манометров основано на свойствах некоторых кристаллических веществ создавать электрические заряды под действием механической силы. Это явление называется пьезоэффектом.

Пьезоэффект наблюдается у кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли, титаната бария и некоторых других веществ. Особенностью пьезоэффекта является его беэынерционность. Заряды возникают мгновенно в момент приложения силы. Это обстоятельство делает пьезоэлектрические манометры незаменимыми при измерении и исследовании быстропротекающих процессов, связанных с изменением давления (индицирование быстро­ходных двигателей, изучение явлений кавитации, взрывных реакций и т. п.).

 

Для содержимого этой страницы требуется более новая версия Adobe Flash Player.

Получить проигрыватель Adobe Flash Player

Для изготовления пьезоэлектрических чувствительных элементов наиболее широко применяется кварц, сочетающий хорошие пьезоэлектрические свойства с большой механической прочностью, высокими изоляционными свойствами и независимостью пьезоэлектрической характеристики в широких пределах от изменения температур. Пьезоэлектрическая постоянная кварца практи­чески не зависит от температуры в пределах до 500° С. При температурах выше 500° С она быстро уменьшается и при температуре 570° С становится равной нулю, т. е. кварц теряет пьезоэлектрические свойства.

Устройство пьезокварцевого манометра показано на рисунке. Корпус 1 манометра ввернут в гайку 2, снабженную ниппелем для присоединения к объекту измерения. В нижней части корпус герметически закрыт мембраной 3, образующей дно корпуса. На мембрану положена металлическая шайба 4 с цилиндрической выточкой для помещения кварцевой пластины 5. На кварцевую пластину кладется плитка 6, на которую укладывается вторая кварцевая пластина, покрываемая металлической шайбой 7. В центре верхней плоскости шайбы 7 помещается стальной шарик 8.

Пакет из кварцевых пластин и стальных шайб поджимается гайкой 9, образующей крышку манометра. Кварцевые пластины располагаются так, чтобы грани с отрицательным зарядом были обращены к средней плитке, а стороны с положительным зарядом — к шайбам 4 и 7. К средней плитке 6 припаян проводник, выходящий из корпуса через отверстие в стенке, втулку 10 и янтарный изолятор.

Возникающие на гранях кристалла электростатические заряды сохраняются (при отсутствии утечки) во время действия силы и исчезают в момент прекращения ее действия.

Так как возникающие заряды очень малы, то прямое измерение их невозможно. Для этого необходимо использовать такие приборы, которые не расходовали бы возникающих зарядов. Поэтому применяют вольтметры постоянного тока на электрометрических лампах в сочетании со шлейфовым или катодным осциллографом, а также электростатические вольтметры.

Погрешность измерения пьезоэлектрическим манометром составляет ± 1,5—2 %.

 

Тензометрические датчики давления

 

Предназначен для измерения быстро меняющихся давлений жидких и газообразных сред в частотном диапазоне О...500 Гц.

 

 

1 - штуцер; 2 - мембрана; 3 - подушка; 4 - тензорезисторы; 5 - сгакан чувствительного элемента; 6 - корпус; 7 - кабельная перемычка-К^ - сопротивление для компенсации температурной погрешности чувствительности; Rp, - сопротивление для компенсации температурной погрешности нуля

 

Для содержимого этой страницы требуется более новая версия Adobe Flash Player.

Получить проигрыватель Adobe Flash Player

 

 

Принцип работы

Чувствительный элемент представляет собой цилиндрический стакан, на внутренней и наружной поверхностях которого наклеены проволочные тензорезисторы, соединенные в мостовую схему. Величина сопротивления каждого тензорезистора 700±15 Ом

В диагональ питания мостовой схемы датчика включено медное проволочное сопротивление R a служащее для компенсации изменения чувствительно^ сти от изменения температуры.

Сопротивление R предназначено для компенсации температурной погрешности нуля.

Мембрана изготовлена из стальной ленты 12Х18Н10Т ГОСТ 4986-79.

Заделка мембраны с корпусом датчика осуществляется контактной сваркой.

На контакты диагонали мостовой схемы датчика подается напряжение питания. Выходной сигнал с датчика подается на усилительно-преобразующую аппаратуру.

Разделительная мембрана с эффективной площадью 5эф преобразует давление Рх в усилие 7-х, которое через подушку передается на стакан сечениям F. Под действием усилия стакан деформируется. Деформация стакана ех воспринимается тензорезистора-ми с коэффициентом тензочувствительности S. В результате этого изменяется сопротивление тензоре-зисторов на величину sR (в относительных единицах).

 

Технические характеристики:

  • Диапазоны измерений: О...4; 0...3; О...2; О...1,5; 0...1; О...0,5 МПа.
  • Допустимая рабочая нагрузка 125 % Рном.
  • Допустимое перегрузочное давление 1,5 Рном.
  • Напряжение питания датчика: 12±2,4 В (эфф.) с частотой 2500±250 Гц; 12±2,4 В постоянного тока.
  • Сопротивление электрической изоляции между любым из контактов вилки разъема и корпусом датчика: в нормальных условиях не менее 100 МОм; при относительной влажности 98% и температуре 40°С не менее 5 МОм.
  • Основная погрешность в пределах ±0,8%.
  • Тип штепсельной вилки 2РМ14КПЭ4Ш1В1.
  • Присоединительная резьба М20х1,5 - 6g.
  • Габаритные размеры (0 хН) не более 0 53,1х100 мм.
  • Масса датчика (без заглушек) не более 0,55 кг.
  • Условия эксплуатации: температура окружающей среды до 40°С, относительная влажность 98%.