Выносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к датчикам давления и уровня с выносной разделительной мембраной, и может быть использована в приборостроении при разработке, изготовлении и диагностике разделительных мембран датчиков.
Из существующего уровня техники известен ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ С РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ДИАФРАГМОЙ С ФУНКЦИЕЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО САМОКОНТРОЛЯ (RU145163U1, опубл. 10.09.2014), главной особенностью которого является наличие пьезокерамического кольца в корпусе датчика возле разделительной мембраны. На обкладки пьезокерамического кольца подается эталонный сигнал, а по отклику датчика на сигнал определяется состояние мембраны. Недостатком данного технического решения является то, что для его реализации потребуется изменение всей конструкции датчика давления.
Аналогом к заявленному техническому решению также является патент ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ  (RU 2636408 C1, опубл. 23.11.2017). В данном решении определяется только конкретный тип неисправности разделительной мембраны - коррозия выносной разделительной мембраны. Неисправность определяется путем сравнения измеряемой величины с помощью двух выносных разделительных мембран, выполненных с отличиями в конструкторских размерах и сделанных из разных материалов. Недостатком данного решения является неэкономичное использование материалов для создания первичного преобразователя (выносной разделительной мембраны), что приводит к удорожанию производства таких датчиков.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении арсенала технических средств, представленных в виде выносной мембраны датчиков давления и уровня для диагностики технического состояния разделительной диафрагмы на ранних стадиях деградации за счет добавления дополнительного элемента в конструкцию первичного преобразователя без изменения конструкции датчика.
Техническая задача достигается за счет того, чтовыносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, согласно полезной модели, содержит корпус, с установленной в нем разделительной диафрагмой, в корпусе, на границе с диафрагмой выполнен цилиндрический паз, в указанный паз герметично установлен пьезокерамический элемент, имеющий цилиндрическую форму, сверху и снизу указанный элемент снабжен металлизированными обкладками электродов, к верхним обкладкам  присоединены выводные провода, а нижние обкладки установлены в контакте с разделительной диафрагмой.
Согласно поставленной задаче, предложена конструкция выносной мембраны с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, содержащая в себе пьезокерамический элемент, который соединен с выносной мембраной, с возможностью подавать на пьезокерамический элемент высокочастотные воздействия.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является диагностика технического состояния выносной разделительной диафрагмы с помощью отслеживания характеристик выходного сигнала датчика на эталонное воздействие, подающееся на выводы пьезокерамического элемента, позволяющая, во-первых, удешевить производство датчиков давления и уровня с функцией диагностики технического состояния (т.к. предприятию-изготовителю не нужно воссоздавать сам датчик с функцией диагностики технического состояния, а только реализовать конструкцию первичного преобразователя - конструкцию выносной разделительной мембраны), во-вторых, сократить использование материалов в создании датчиков с функцией диагностики и самоконтроля.
Сущность технического решения поясняется графическими материалами: на фиг. 1 показана выносная мембрана с функцией диагностики технического состояния разделительной диафрагмы, на фиг.2 - увеличенный вид А выносной мембраны.
Выносная мембрана содержит корпус 1 с разделительной диафрагмой 2; в корпусе 1 на границе с диафрагмой 2 выполнен цилиндрический паз для герметичной установки в него за счет герметизирующего компаунда 5, пьезокерамического элемента 3, имеющего цилиндрическую форму. Сверху и снизу пьезокерамический элемент 3 выполнен с металлизированными верхними и нижними обкладками электродов 4, к верхней обкладке присоединены выводы проводов 6, а нижние обкладки 4 установлены в контакте с разделительной диафрагмой 2.
Диагностика технического состояния разделительной диафрагмы2 осуществляется следующим образом: перед непосредственным вводом в эксплуатацию выносной мембраны, на обкладки 4 пьезокерамического элемента 3 по выводным проводам 6 подается высокочастотный эталонный импульс напряжения с внешнего генератора (на фиг.1, 2 не показан). В качестве диагностического параметра технического состояния выносной мембраны выступает изменение собственных частот fs выносной мембраны в спектре выходного сигнала с датчика давления при подаче на пьезоэлемент 3 на металлизированные обкладки электродов 4 по выводным проводам 6 импульса фиксированной величины (как по частоте, так и по амплитуде) с внешнего генератора. Затем выносная мембрана вводится в эксплуатацию.
Во время каждого планового осмотра оборудования, пользователь подает с внешнего генератора  импульс фиксированной величины (как по частоте, так и по амплитуде) на обкладки 4 пьезоэлемента 3, получает новые значения собственных частот fsn отклика выносной мембраны и вычисляет разность между fs и fsn. На основании сравнения делается вывод о техническом состоянии разделительной диафрагмы выносной мембраны датчика.