Частотный датчик давления

 

ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий объемный сверхвысокочастотный резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами , торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного элемента , образующего с торцовым второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, о т л и ч.а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту в нем система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного сверхвысокочастотного генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и анодом, совмещенным с. мембранным упругим чувствительным элементом. (Л 00 о :о X

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

П9) SU (1!) 3(5П С 01 1. 11/00

Я :; .,О

». » »p;Þ: f7» а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° °

° «» и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3483507/18" 10 (22) 24.08.82 (46) 15.07.84. Бюл. Р 26 (72) П.Т.Харитонов и E.Ï.oñàä÷èé (53) 531.787(088.8) (56) 1. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Датчики контроля и регулирования.N.

"Машиностроение", 1965, с. 606-607.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 723412, кл. G 01 L 9/12, 1975 (прототип). (54)(57) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий объемный сверхвысокочастотный резонатор, обраэованньй двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего

;из которых выполнена в виде мембранйого упругого чувствительного элемента, образующего с торцовым второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эа счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту, в нем система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного сверхвысокочастотногo генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенно. го коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и анодом, совмещенным с мембранным упругим чувствительным е элементом.

1103098

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к частотным датчикам абсолютного дав-, ления с промежуточным преобразованием давления в перемещение подвижного электрода.

Известны датчики давления с механотронным преобразователем перемещения подвижного электрода в электрический сигнал, в которых под действи ем измеряемой величины изменяются расстояние и ток между электродами механотрона (1) .

При высокой чувствительности эти устройства обладают невысокой точностью и малым динамическим диапазо- 15 ном из-за влияния на ток лампы множества побочных факторов(вибрация, режим питания лампы, внешние поля, радиация и т.д.).

Кроме того, известные устройства 2О не обеспечивают на выходе частотный сигнал.

Наиболее. близким к изобретению по технической сущности является частотный датчик давления, содержащий 5 полый цилиндрический корпус с мембраной на торце, в котором коаксиально размещен второй цилиндр. Между . мембраной и торцом второго цилиндра образуется конденсатор, включенный в цепь объемного сверхвысокочастотноге (СВЧ) резонатора, представляющего со. бой полость между стенками цилиндров (2) .

В резонаторе возбуждаются СВЧ колебания за счет генератора, соединенного с СВЧ резонатором кабельной линией.

Недостатком такого устройства является существенное влияние параметров линии связи генератора с резонатором на точность, особенно при значительном изменении выходной частоты датчика. целью изобретения является повыше- 45 ние точности измерения за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту. указанная цель достигается тем, 50 что в частотном датчике давления, содержащем объемный СВЧ резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного 55 элемента, образующего с торцом второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, упомянутая система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного СВЧ. 60 генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце BToporo цилиндра, и ано- 65 дом, совмещенным с мембранным упругим чувствительным элементом.

На чертеже приведена конструкция датчика, разрез.

Датчик образован тремя коаксиальными цилиндрами 1, 2 и 3, мембранным упругим чувствительным элементом 4.и настроечным поршнем 5. Цилиндр 2 имеет на торце мелкоструктурную сетку б, которая образует с торцом 7 цилиндра 3 и совмещенным с мембраной 4 анодом 8 триодный СВЧ генератор, представляющий трехэлектродную СВЧ лампу 9.

Лампа взаимодействует с анодно-сеточным СВЧ резонатором 10 и катодным резонатором 11, которые образованы по верхностями цилиндров 1,2 и 3, плоскостью мембраны 4, торцовыми стенками 12, 13 и 14 и настроечйым поршнем

5. Для съема колебаний в полость резонатора 10 введен элемент связи 15 с гермовводом 1б. За счет диэлектрической втулки 17 обеспечивается герметизация полостей резонаторов 10 и 11 для вакуумирования лампы 9.

Торцовая стенка 7 служит катодом лампы 9, подогреваемым нитью накала

18. Втулки 19, 20, изоляционные слои

21, 22 и 23 совместно с торцовыми стенками 12, 13 и 14 необходимы для подачи питания на лампу 9 и разделения путем токов СВЧ и питаиия. Тяги

24 служат для настройки катодного резонатора при изготовлении датчика.

Датчик работает следующим образом.

При включении питания в системе лампы 9 — резонаторы 10 и 11 возбуждаются СВЧ колебания и подаются через элемент 15 на выход датчика. Частота колебаний зависит от емкости мЕжду анодом 8 и сеткой б, частично от емкости между анодом 8 и катодом 7.

Измеряемое давление деформирует мембрану 4, при этом изменяются анодно-сеточная и анодно-катодная емкости, что приводит к изменению выходной частоты датчика. !

Коэффициент преобразования прогиб.а мембраны 4 в частоту может быть выбрач в пределах О, 1-2 МГц/мкм при выходной частоте датчика в пределах 0,2-5 ГГц соответственно. Коэффициент преобразования давления в частоту зависит о от параметров мембраны 4.

Погрешность датчика без учета несовершенств мембраны 4 может находиться в пределах (1,5-10) 10..

За счет исключения элементов связи генератора с резонатором существенно возрастает точность измерения и динамический диапазон выходного сиг-нала. Кроме того, размещение генератора СВЧ внутри резонатора существенно повышает помехоустойчивость и уп1103098

Составитель И. Невский

Редактор Н.Швыдкая Техред Т.йаточка Корректор A.Äçÿòêî

Заказ 4969/31 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР.по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная,4 рощает конструкцию датчика. Датчик пригоден для непосредственной радиопередачи выходного сигнала на вторич4 ную аппаратуру в СВЧ диапазоне при подключении к его выходу передающей антенны.