В. А. Никитин с. В. Бойко

Q = k N, (14.27)

где k — пьезоэлектрическая постоянная.

Рисунок 14.125 – Схема пьезоэлектрического измерительного преобразователя

Значение k не зависит от размера пластины и определяется природой кристалла. Для кварца k = 2,110 ^-12 Кл/Н.

На рисунке 14.125 показана схема пьезоэлектрического измерительного преобразователя давления. Измеряемое давление преобразуется мембраной 4 в усилие, вызывающее сжатие столбиков кварцевых пластин 2 диаметром 5 мм и толщиной 1 мм. Возникающий электрический заряд Q, через выводы 1 подается на электронный усилитель 5, обладающий большим входным
сопротивлением—10¹³ Ом. Значение заряда связано с измеряемым давлением Р
зависимостью (14.28) /8/


Q = k F Р, (14.28)
где F – эффективная площадь мембраны.
Для уменьшения инерционности преобразователя объем камеры 3
минимизируют.
Так как частота собственных колебаний системы «мембрана — кварцевые пластины» составляет десятки килогерц, то измерительные преобразователи этого типа обладают высокими динамическими характеристиками, что обусловило их широкое применение при контроле давления в системах с быстропротекающими процессами. Чувствительность пьезоэлектрических измерительных преобразователей давления может быть повышена путем применения нескольких, параллельно включенных кварцевых пластин и увеличения эффективной площади мембраны. Верхние пределы измерений пьезоэлектрических преобразователей давления с кварцевыми, чувствительными элементами 2,5 - 100 МПа. Классы точности 1,5; 2,0. Из-за утечки заряда с кварцевых пластин преобразователи давлений этого типа не используются для измерения статических давлений.

6. 
   Деформационные измерительные преобразователи основанные на методе уравновешивающего преобразования
   

Измерительные преобразователи давления этого типа получили широкое применение в автоматизированных системах управления технологическими процессами ряда отраслей промышленности. Они входят в ГСП и имеют унифицированные пневматические и электрические токовые выходные сигналы.

Отличительной особенностью этих измерительных преобразователей является блочный принцип построения с использованием унифицированных преобразователей «сила—давление» или «сила—ток». Это позволяет создавать на их базе не только измерительные преобразователи избыточного давления, но и разности давлений и разрежения. Работа первичных измерительных преобразователей, основанных на методе уравновешивающего преобразования, подробно изложена в /8/. При рассмотрении работы указанных первичных измерительных преобразователей необходимо принять во внимание, что измеряемым параметром П в данном случае является давление Р, а чувствительным элементом—один из рассмотренных деформационных чувствительных элементов. На рисунке 14.126 показаны схемы присоединения деформационных ЧЭ к унифицированному преобразователю «сила — давление».
По схемам рисунка 14.126 а—в конструируются измерительные преобразователи избыточного давления, оснащенные соответственно сильфоном, одновитковой трубчатой пружиной или прямолинейной трубчатой
пружиной. Измерительные преобразователи абсолютного давления конструируются по схеме рисунка 14.126 г, разрежения — по схеме рисунка
14.126 д, разности давлений – рисунку 14.126 е. Подсоединение деформационных ЧЭ к унифицированным преобразователям «сила — ток» осуществляется по аналогичным схемам. Классы точности пневматических измерительных преобразователей давления: 0,5; (0,6); 1,0; 1,5; разности давлений: 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; разрежения: 1,0; 1,5. Классы точности измерительных преобразователей давления, разности давлений, разрежения с унифицированным токовым сигналом : 0,5 (0,6); 1,0; 1,5 .


1-унифицированный преобразователь; 2- рычаг;
3 – деформационный ЧЭ

Рисунок 14.126 - Схемы присоединения деформационных чувствительных элементов к унифицированному преобразователю «сила – давление»

3.