Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измерений давлений и повьшение ности измерений. При изменении измеряемого давления собственная частота настройки резонатора 6 изменяется на определенную величину. Напряжение фазового детектора 9 иф„ через фильтр 10 нижних частот поступает на затвор транзистора 12. Напряжение U изменит частоту автогенератора 1. Перестройка последнего обусловлена изменением сопротивления канала транзистора 12 под действием U(p... Одновременно с перестройкой частоты автогенератора 1 изменяется сдвиг фаз мевду сигналами на выходе автогенератора 1 и электроде 17 на величину, которая фиксируется автоколебательным кольцом , составленным из смесителей 13 и 14 и усилителя 15. Изменяя частоту колебаний на выходе усилителя 15 измерителем 16, определяют изменения измеряемого давления. 1 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

rsn 4 С 01 1. 9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4048825(24- 10 (22) 07.04.86 (46) 07.07.88. Бюл. Р 25 (72) В.Н.Борцев, В.Г.Касьян, Е.С.Колесник,, В,Л.Сорокопут и А.И.Черепков (53) 531.787 (088.8) (56) Малов В.В. Пьеэорезонансныа датчики. М.: Энергия, 1978, с. 20, рис. 3-13.

Авторское свидетельство СССР

У 983474, кл. 0 01 L 9/08, 23.12.82. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения —. распйрение динамического диапазона измерений давлений и повышение точности HsMepeHHA. При изменении изме„„SU„„1408264 А1 ряемого давления собственная частота настройки резонатора 6 изменяется на определенную величину. Напряжение фазового детектора 9 U+ через фильтр

10 нижних частот поступает на затвор транзистора 12. Напряжение П изменит частоту автогенератора 1. Перестройка последнего обусловлена изменением сопротивления канала транзистора 12 под действием U . Одновременно с перестройкой частотй автогенератора 1 изменяется сдвиг фаэ между сигналами на выходе аьтогенератора

1 и электродс 17 на величину, которая фиксируется автоколебательным кольцом, составленным иэ смесителей 13 Q и 14 и усилителя 15. Изменяя частоту колебаний на выходе усилителя 15 изме- Ц ф рителем 16, определяют изменения измеряемого давления. 1 ил. \

1408264

Изобретение относится к измери,тельной технике и может быть использовано для измерения давления, силы

4 и ускорения.

Цель изобретения — расширение ди1 ,намического диапазона измерений д авления при одновременном повышении точности измерений.

На чертеже представлена структур-. 10 ая схема устройства.

Устройство содержит автогенератор

1, первый резонатор 2 с основными электродами 3 и 4, буферный усилитель

5, второй кварцевый резонатор 6 с 15 сновными электродами 7 и 8, фазовый етектор 9, фипьтр 10 нижних частот, араметрический двухполюсник 11, полеой транзистор 12, первый 13 и второй

14 смеоители, широкополосный усили- 20 ель 15 и измеритель 16, Оба резонатора выполнены в виде нзовых пьезоэлементов AT-среза, в ентральной части которых нанесены сновные электроды:в виде замочной

1 кважины,. а дополнительные электроды

7-19 резонаторов представляют собой егменты, охватывающие кромки пьезолементов с двух сторон.

Измеряемое давление прикладываетя к резонатору 6 под углом 50 к, l си 7. резонатора. При выполнении того условия температурный коэффицинт силочувствительности резонятора авен нулю. 35

Устройство работает следующим образом.

При номинальном давлении Р авто.генератор 1, в цепь обратной связи 40 которого включен резонатор 2 основными электродами 3 и 4, генерирует колебания с частотой ы„ которые через буферный усилитель 5 поступают йа резонатор 6 íà его основные элек- 45 гроды 7 и 8 и возбуждают его Сигнал . электродов 7 и 19 резонатора б по ается на входы фазового детектора 9, выхода которого напряжение через

< ипьтр нижних частот поступает на

:затвор полевого транзистора 12. На фходы автоколебательного кольца, состоящего из смесителей 13 и 14 и широкополосного усилителя 15, подаются. сигналы с частотой ы, и сдвигом фаз

М„, соответствующим номинальному

1 авлению P . Измеряя частоту сд колео < ательного кольца измерителем 16, суЦят о величине давления P .

При изменении измеряемого давления на величину g P собственная частота настройки резонатора 6 изменяется на величинудо, В первый момент автогенератор 1 генерирует колебания с частотои (do, при этом сигнал на электроде 19 получает приращение фа" зы

L д = S д< < где S — крутизна фазочастотной характеристики резонатора 6.

В этом случае на выходе фазового детектора 9 появляется напряжение

U«, пропорциональное разности фаз т ° е.

Пч,, = Бд = ББ, дя,, где S — крутизна характеристики преобразования фазового детектора 9.

Напряжение U через фильтр 10 нижних частот поступает на затвор полевого транзистора 12. Напряжение

U изменяет частоту автогенератора

t" на такую величину дскб„ чтобы свести сдвиг фаз д< к нулю, т.е. автогенератор должен перестроиться на такую величинуу", чтобы выполнялось условие

Ы =Уо+д< о=яо+да, Перестройка автогенератора 1 обус". ловлена изменением сопротивления канала полевого транзистора 12 под действием напряжения U . Одновременно с перестройкой частоты автогенератора 1 изменяется и сдвиг фаз между сигналами на выходе автогенсратора и электроде 17 на величину ь<, которая фиксируется автоколебательным кольцом„ составленным из смесителей 13 и 14 и усилителя 15. Измеряя частоту колебаний на выходе усилителя 15 измерителем 1,6 можно определить измене< ния измеряемого давления.

В предлагаемом устройстве динамический диапазон определяется пределами перестройки автогенератора 1. Пределы перестройки кварцевого генератора составляют

8f -г, =10 Х

0 у дГ где — — — относительное изменение чаf стоты автогенератора.

Если учесть, что полонина ширины пропускайия резонансной кривой кварцевого резонатора равна!

408264

10

Формула изобретения

Составитель В.ульянов

Техред Л. Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Редактор А.Коэоряз

Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Заказ 3301/43

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 где Š— резонансная частота резонатора;

Ц вЂ” добротность резонатора, то выигрыш в динамическом диапазоне в данном устройстве равен ьй 2) дИа

В предлагаемом устройстве могут быть использованы резонаторы с высо кой добротностью, .что повышает точность измерений давления.

Устройство для измерения давления, содержащее автогенератор, первый резонатор, буферный усилитель, соединен. ный с выходом автогенератора, второй трехэлектродный резонатор, основные электроды которого подключены к выходу буферного усилителя и к общей шине,25 последовательно включенные два смесителя и широкополосный усилитель, вьг ход которого соединен с входом изме рителя частоты, причем первый дополнительный электрод первого кварцевого резонатора подключен к первому входу первого смесителя, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений давления при одновременном повышении точности измерений, допол-. нительно введены параметрический двухt полюсник в виде полевого транзистора и последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот, а первый резонатор выполнен -четырехэлектродньм, причем входы фазового детектора подключены соответственно к основному и дополнительному элект" родам второго кварцевого резонатора, а второй дополнительный электрод

Ф первого кварцевого резонатора подключен к общей шине через канал полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом фильтра нижних частот, к тому же первый вход второго смесителя соединен с выходом автогенератора.