Пьезоэлектрический манометр

При измерении высокочастотных пульсаций давления в качестве преобразователя в манометрах применяются пьезоэлектрические элементы (рис. 28) в виде пластинок кварца цилиндрической или прямоугольной формы толщиной в несколько миллиметров. Допускаемая нагрузка на кварцевую пластинку достигает 8000 ГПа.

Рис. 28. Пьезометрический монометр

Чувствительный элемент пьезоманометра включает мембрану 1. кварцевые пластинки 2 и 3, шарик 4, колпачок 5, электрод 6 и опорный элемент 7. Воспринимаемое мембраной 1 давление передается через элемент 7 на кварцевые пластинки. Шарик 4 способствует равномерному распределению давления по поверхности кварцевых пластинок.

Кварцевые пластинки располагаются так, чтобы их плоскости, на которых возникают отрицательные заряды, соприкасались с электродом 6. Положительные заряды заземляются. Сигналы с электрода 6 подаются на усилитель с очень большим входным сопротивлением и малой входной емкостью, в качестве которого применяется полевой транзистор. Подобный усилитель называется электрометрическим.

Возникающий на обкладках заряд Q пропорционален давлению р:

где k = 2,1-10-12 Кл/Н; s - площадь кварцевой пластинки.

Зажатые между электродами пластинки кварца образуют конденсатор емкостью

где ε=4 • 10-11 Ф/м - диэлектрическая постоянная кварца; d - толщина пластинки.

Напряжение на пластинке-конденсаторе

Пример.

Пусть тогда

Промышленностью выпускаются кварцевые датчики типа П-ЭР1 039 и П-ЭР1043. Значение выходного сигнала 1,2 - 20 и 0,3 - 5 мА соответственно.

Также промышленностью выпускаются тензорезисторные измерительные преобразователи типа «Сапфир - 22» Верхний предел измерения избыточного давления 60 МПа (тип ДИ), вакуумметрического давления - 25 кПа (тип ДВ), абсолютного давления - 1600 МПа (тип ДА).

Дата добавления: 2013-12-13