Датчик давления

 

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий автогенератор с частотно-задающей цепью, выходом подключенный к общей шине датчика и входу буферного усилителя , два пьезорезонатора с двумя основными и одним дополнительным электродами каждый, два смесителя и усилитель с измерителем частоты, подключеннымк нему, при этом выходом усилитель подключен к первому входу первого смесителя, а входом - к выходу второго смесителя, первым входом подключенного к выходу первого смесителя , отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет повышения добротности резонаторов, в нем каждый из пьезорезонаторов снабжен вторым дополнительным электродом и подключен к общей шине датчика одним из основных электродов непосредственно, а вторым - через разделительный конденсаS тор, при этом дополнительные электроды одного пьезорезонатора включены (Л в частотно-задающую цепь автогенератора , а другого-между выходом буферного усилителя и вторым входом второго смесителя ,причем вход первого смесителя подключен к выходу автогенератора ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИН (З1)4 С 01 1. 9/08

j3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ММж430 ЩЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3586566/24-10 (22) 29.04.83 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) А.С.Василенко, Е.С.Колесник, В.Л.Сорокопут, К.В.Скульский и

В.Я.Баржин (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (53) 531,787(088.8) (56) 1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. M., 1978, с. 171-180.

2, Авторское свидетельство СССР № 983474, кл. С 01 L 9/08, 1982 (прототип). (54)(57) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий автогенератор с частотно-задающей цепью, выходом подключенный к общей шине датчика и входу буферного усилителя, два пьезорезонатора с двумя основными и одним дополнительным электродами каждый, два смесителя и усилитель с измерителем частоты, под„„Я0„„1170298 ключенным к нему, при этом выходом усилитель подключен к первому входу первого смесителя, а входом — к выходу второго смесите. я, первым входом подключенного к выходу первого смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет повышения добротности резонаторов, в нем каждый из пьезорезонаторов снабжен вторым дополнительным электродом и подключен к общей шине датчика одним из основных электродов непосредственно, а вторым — через разделительный конденсатор, при этом дополнительные электроды одного пьезорезонатора включены в частотно-задающую цепь автогенератора,а другого-между выходом буферного усилителя и вторым входом второго смесителя, причем вход первого смесителя подключен к выходу автогенерато1

11702

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения давления в различных областях науки и техники.

Цель изобретения — повышение чувст 5 вительности за счет повышения добротности резонаторов.

На фиг. 1 представлена структурная схема датчика давления; на фиг ° 2— конструкция применяемых в датчике 10 кварцевых резонаторов.

Датчик давления (фиг.1) содержит автогенератор 1, два кварцевых резонатора 2 и 2, один из которых (2) является частотозадающим элементом автогенератора 1, каждый кварцевый резонатор содержит по два дополнитель ных 3, 4 и 3, 4 и по два основных

5, 6 и 5, 6 электрода, два конденсатора 7 и 7, буферный усилитель 8, 2g первый 9 и второй 10 смеситеЛи, широкополосный усилитель 11 и измеритель. частоты 12. При этом кварцевый резонатор 2 своими дополнительными электродами 3 и 4 включен в схему авто- 25 генератора 1, к тому же основные электроды 5 и 5 соответственно резонаторов 2 и 2 подключены к общей шине непосредственно, а основные электроды 6 и 6 соответственно, через конденсаторы 7 и 7

Кварцевый резонатор 2 подключен к выходу автогенератора 1 через буферный усилитель 3. Балансные смесители 9 и 10 и широкополосный усили35 тель 11 соединены последовательно, причем на вторые входы смесителей

9 и 10 поступают сигналы соответственно с.выхода автогенератора 1 и дополнительного электрода 4 кварце- ®О

I вого резонатора 2, а измеритель чатоты 12 подключен к широкополосному усилителю t1.

В устройстве используются два идентичных друг другу по конструк- 45 ции кварцевых резонатора AT-среза, Каждый из них представляет собой (фиг. 2) линзовый пьезоэлемент, в центральной части которого нанесены электроды, выполненные в виде 50 замочной скважины", называемыми основными. Кромки же пьезоэлемента охватывают два электрода в виде сегментов, которые названы дополнительными электродами. Кроме того, 55 кварцевый резонатор 2 установлен в силочувствительном элементе таким образом, что угол между направлением

98 2 прикладываемого к нему усилия и электрической осью X резонатора 2 равен 40О

Датчик давления работает следующим образом.

При номинальном давлении автогенератор 1, в частотнозадающую цепь которого включен кварцевый резонатор 2, подвергающийся давлению, своими дополнительными электродами

3 и 4 генерирует колебания с частотой f,равной частоте настройки резонаторов 2 и 2 . С выхода автогенератора 1 колебания подаются на смеситель 3 и через буферный усилитель 8 на кварцевый резонатор

2, возбуждая его. С дополнительноI го электрода 4 резонатора 2 curt нал поступает на смеситель 10.

Последовательно соединенные смесители 9 и 10 и усилитель 11 образуют автоколебательную систему, которая генерирует колебания с частотой f зависящей от разности фаз между колебаниями на выходе автогенератора 1 и дополнительном электроде 4 ! ! кварцевого резонатора 2

При этом на выходе смесителя 9 выделяются колебания, суммарной (l

f = f0,+ f,а на выходе смесителя у я

10 — разностной f = f — fp частот.

При отклонении давления от номинальной величины кварцевые резонаторы 2 и 2 расстраиваются друг отно( сительно друга, что приводит к изменению величины разности фаз между колебаниями, снимаемыми с выхода автогенератора 1, и с дополнительного ( электрода 4 кварцевого резонатора

2, что, в свою очередь, приводит к

I изменению частоты колебаний, генерируемых автоколебательной системой, состоящей из последовательно соединенных смесителей 9 и 10 и усилителя 11. По величине отклонения частоты автоколебаний, фиксируемой измерителем частоты 12, судят о величине отклонения измеряемого давления.

В устройстве благодаря выбору угла между электрической осью Х кварцевого резонатора 2 и направлением о силового воздействия, равного 40 обеспечивается нулевой температурный коэффициент силочувствительности,что позволяет устранить зависимость показаний датчика от температуры окружающей среды. Подключение конденсаторов 7 и 7 позволило повысить крутизСоставитель Н.Кизилов

Редактор В.Ковтун Техред С.Йовжий Корректор M.Розман

Заказ 4696/38 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11 ну фазочастотной характеристики резо-! наторов 2 и 2 в 2,1 раза по сравнению с крутизной фазочастотной характеристики резонаторов, используемых в устройстве-прототипе. Увеличение крутизны фазочастотной характеристики резонатора 2 позволило увеличить чувствительность датчика в 1,75 раза. К тому же повышение добротности резонатора 2 дает повышение стабильности ччстоты автогенератора i а это, в свою очередь, ведет к умень70298 4 ше«пю флуктуаций фазы ныхол«ых кочеба«цй, с«имасмых с доиолнитель«ого р! электрода 4 кварцевого резонатора

2, обусловле««ое нестабильностью частоты к<шебаний автогенератора !.

Уменьшение флуктуаций фазы колеба— нцй «а дополнительном электроде 4 обеспечивает повьяпение стабильности колебаний,подаваемых с выхода усилителя ll на измеритель частоты12,что вконечном итоге приводит к дополнительному повышению точности измерений давления.