Пьезоэлектрические измерительные преобразователи давления

Измеряемое давление преобразуется в усилие посредством деформации ЧЭ. Деформация ЧЭ преобразуется в сигнал измерительной информации с помощью пьезоэлектрического элемента.

Принцип действия пьезоэлектрического преобразовательного элемента основан на пьезоэффекте, наблюдаемом у ряда кристаллов: кварц, турмалин, барий и другие.

Пьезо-эффект: если кварцевые пластины Х – среза подвергнуть сжатию силой N, то на ее поверхности возникнут заряды разных знаков. Значение заряда Q связано с силой N соотношением

Q=kN

где k – пьезоэлектрическая постоянная, не зависит от размера пластины и определяется природой кристалла.

Для кварца k=2,1 10 Кл/Н.

На рисунке 2.8 представлена схема пьезоэлектрического преобразователя давления.

Рисунок 2.8 - Пьезоэлектрический измерительный преобразователь давления

Обозначения на рисунке 2.8: 1 – мембрана, 2 – кварцевая пластина (5 мм х 1 мм), 3 – электронный усилитель (R вх = 10 Ом).

Q = k f P, (2.11)

где P – измеряемое давление;

F - эффективная площадь мембраны.

Частота колебаний системы «мембрана – кварцевые пластины» равна десяткам килогерц, поэтому измерительные преобразователи этого типа обладают высокими динамическими характеристиками, что обуславливает их широкое применение при контроле давления в системах с быстропротекающими процессами.

Верхние пределы измерений: 2,5 – 100 Мпа.

Класс точности: 1,5 и 2,0.