Устройство для измерения неэлектрических величин

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения трех независимых неэлектрических величин (освещенности, температуры и влажности) в труднодоступных местах с малым рабочим объемом, например, в авиации, медицине, биохимии и т.д. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Многофункциональный измерительный преобразователь 1 выполнен в виде многослойной структуры, содержащей полупроводниковый фоточувствительный элемент 2, на поверхность которого нанесены два несоединенных слоя, являющиеся первым 3 и вторым 4 электродами, окруженных слоем пористого пьезочувствительного элемента 5, на внешнюю поверхность которого нанесены два электрических несоединенных слоя, являющиеся третьим 6 и четвертым 7 электродами. Между первым 3 и третьим 6 электродами на многофункциональный измерительный преобразователь 1 подается стабильное по амплитуде переменное напряжение с выхода генератора 8 переменного тока. Между первым 3 и вторым 4 электродами снимается напряжение, амплитуда которого пропорциональна интенсивности световому потоку. Между первым 3 и четвертым 7 электродами снимается напряжение, амплитуда которого пропорциональна температуре. Между первым 3 и третьим 6 электродами снимается напряжение, амплитуда которого пропорциональна относительной влажности воздуха. Устройство позволяет проводить одновременное измерение параметров трех независимых неэлектрических величин, что придает устройству более широкие функциональные возможности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.80„„1583755 A 1 („.1) G 01 5/20, G O1 K 5/0O, С; 01 1 27/0<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\ фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изоБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР (21) 42859ЬЬ/31-25 (22) 22.0Ь.87 (46) 07,08.90. Бюл. N - 29 (71) Специальное опытное проектноконструкторское технологическое бюро

СО BACXHKII (72) А.Ф.Алейников (53) 53.083 ° 8 (088.8) (5Ь) Методы измерения двух неэлектрических величин с помощью одного измерительного преобразователя. — Экспресс-информация, сер,II. "Контрольно-измерительная техника". — M. ВИНТИ,, 1977, 9 19, с. 3-7.

Авторское свидетельство СССР

М 1283545, кл. С 01 3 5/20, С 01 К 7/00, С 01 I. 1/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к измери-тельной технике и может быть исполь2 зов а но для одно време нно го измере ния трех независимых неэлектрических величин (освещенности, температуры и влажности) в труднодоступных местах с малым рабочим объемом, например, в авиации, медицине, биохимии и т.д.

Цель изобретения - расширение функциональных вохможностей. Многофункцио. нальный измерительный преобразователь 1 выполнен в виде многослойной структуры, содержащей полупроводниковый фоточувствительный элемент 2, на поверхность которого нанесены два несоединенных слоя, являющиеся первым 3 и вторым 4 электродами, окруженных слоем пористого пьезочувствительного элемента 5, на внешнюю поверхность которого нанесены два электрических несоединенных слоя, являющиеся третьим Ь и четвертым ? электродами. Между первым 3 и третьим Ь электродами на многофункцио1583755

HBJlbHbtH измерительный преобразователь

1 льна температуре. Между первым 3 и подаеттся стабильное по амплитуде третьим 6 электродами снимается напеременное напряжеш1е с выхода гене пряжение „ амплитуда которого пропорратора 8 переменного тока. Между пер- . циональна относительной влажности

ebM 3 и вторым 4 электродами снимает- воздуха. Устройство позволяет про5 ся напряжение, амплитуда которого водить одновременное измерение параметров трех независимых неэлектрических величин, что придает устройству более широкие функциональные возможности. 2 ил. нюю поверхность которого нанесены два электрически несоединенных слоя, являющиеся (фиг.2) третьим 6 и четвертым 7 электродами, выполненных, например, из серебра, имекщих электрический и механический контакты с пьезочувствительным элементом 5, при пропорциональна интенсивности световому потоку. Между первым 3 и четвертым 7 электродами снимается напря- 10 жение, амплитуда которого пропорционаИзобретение относится к измеритель- ной технике и может быть использовано для одновременного измерения трех независимых неэлектрических величин (освещенности, температуры и влаж- 20 ности).в труднодоступных местах с малым рабочим объемом, например в авиации, медицине, биохимии и т.д.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. 25

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 — аксонометрическое изображение многофункционального измерительного преобразова-; теля. 30

Устройство содержит многофункциональный измерительный преобразователь 1, выполненный в виде многослойной структуры, при этом его первым слоем является полупроводниковый фоточувствительный элемент 2, например, фоторезистор, на основе йолупроводникового материала селен или селенида кадмия с температурным коэффициентом линейного расширения, равным 40 и

40-50 10,, на поверхность которого нанесены два электрически несоединенных слоя, являющиеся (фиг.2) первым 3 и вторым 4 электродами, выполненных, например, из серебра, окруженных слоем пьезочувствительного элемента 5, выполненного, например, из пористой керамики на основе Ва Т10з с температурным коэффициентом линей-6 1 ного расширения 4-5 "10 --,—, на внешэтом первый 3 и второй 4 электроды имеют электрический и механический г контакты с полупроводниковым фоточувствительным элементом 2 и пьезочувствительным элементом 5. Кроме того, устройство содержит генератор

8 переменного тока, первый 9 и второй 10: нормирующие усилители постоянного тока,. нормирующий усилитель 11переменного тока, выпрямитель 12, первый 13, второй 14 и третий 15 аналого-цифровые преобразователи (АЦП), первый 16, второй 17 и третий 18 цифровые индикаторы, блок 19 управления, причем полупроводниковый фоточувствительный элемент 2, электрический сигнал с которого снимается между первым 3 и вторым 4 электродами, включен, например, в одно из плеч мостовой схемы 20, входящей в состав второго нормирующего усилителя 10 постоянного входа.

Устройство работает следующим образом, При воздействии на многофункциональный измерительный преобразователь 1 светового потока изменяется сопротивление полупроводникового фоточувствительного элемента 2. При этом на входе второго усилителя 10 постоянного тока появляется сигнал рассогласования мостовой схемы 20, уравновешенного, например, при нулевой интенсивности светового потока, а на входе третьего АЦП 15 появляется электрический сигнал, величина которого пропорциональна интенсивности светового потока, падающего на многофункциональный измерительный преобразователь 1. Третий АЦП 15 преобразует электрический сигнал в цифровой код, значение которого пропорционально интенсивности светового потока, отображается на третьем цифровом индикаторе 18.

58375>

5 1

При изменении температуры, воздействующей на многофункциональный измерительный преобразователь 1, раз меры полупроводникового фоточувствительного элемента 2 изменяются за счет его теплового расширения, что приводит к деформации пьезочувствительного элемента 5, что, в свою очередь, приводит к изменению заряда на его внешней и внутренней поверхностях за счет прямого пьезоэффекта, а следовательно, к изменению электрического сигнала между первым 3 и четвертым 7 электродами. Изменение электрического сигнала усиливается первым нормирующим усилителем 9 постоянного тока и поступает на вход первого АЦП 13. Последний преобразует электрический сигнал в цифровой код, значение которого. пропорционал но изменению температуры, воздействующей на многофункциональный измерительный преобразователь 1, отобра-: жается на первом цифровом индикаторе 16. Ввиду того, что при начальной температуре, например, О С„величина заряда на внешней и внутренней поверхности пьезочувствительного элемента 5 может быть отличной от нуля, первый нормирующий усилитель 9 постоянного тока может содержать компенсационные элементы (не показаны), с помощью которых на первом. цифровом индикаторе устанавливается значение температуры, например нулевой.

При изменении влажности воздуха, воздействукщей на многофункциональный измерительный преобразователь 1, полное комплексное сопротивление пьезочувствительного элемента 5 за счет адсорбции пористой керамики, из которой он выполнен, изменяется. Это приводит к изменению падения напря,жения между третьим 6 и вторым 3 электродами, на которые одновременно

:поступает стабилизированное перемен-. ное напряжение с выхода генератора 8 переменного тока. Падение напряжения между третьим 6 и вторым 3 электродами, пропорциональное относительной влажности воздуха, усиливается нормирующим усилителем 11 переменного тока и через. выпрямитель 12 поступает на вход второго АЦП 14. Последний преобразует электрический сигнал в цифровой код, значение которого. пропорционально значению относительной влажности воздуха, отображается на втором цифровом индикаторе 17.

Управление работой первого 13, 5 второго 14 и третьего АЦП 15 осуществляется с помощью блока 19 управления

1 позволяющего задавать время и последовательность съема информации с выходов многофункционального измерительного преобразователя

Таким образом, устройство позволяет проводить одновременное измерение параметров трех независимых неэлектрических величин, что придает устройству более широкие функциональные возможности. Кроме того, небольшие габариты и вес многофункционального измерительного преобразователя 1 позволяют использовать устройство

20 при проведении измерений в трудно доступных местах с мыпым рабочим объемом.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения неэлектрических величин, содержащее многофункциональный измерительный преобразователь, первый и второй нормирую30 щие усилители постоянного тока

Э первый аналого-цифровой преобразова-, тель, выход которого соединен с входом первого цифрового индикатора, и блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу

35 первого аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, многофункци4> ональный измерительный преобразователь выполнен в виде многослойной структуры, при этом первым слоем многослойной структуры является полупроводниковый фоточувствительный

45 элемент на поверхность которого на несены два электрически несоединенных слоя, являющиеся первым и вторым электродами, окруженных слоем пьезочувствительного элемента, на внешнюю поверхность которого нанесены два электрически несоединенных слоя, являющиеся третьим и четвертым электродами, имеющих электрический и механический контакты с пьезочувствительным элементом, причем первый ивторой электроды имеют электрический и механический контакты с полупроводниковым фоточувствительным и пьезочувствительным элементами, темпера1583755

Составитель А,Леви

Редактор Л. Гратилло Техред А. Кравчук Корректор M. Кучерявая

Подписное

Заказ 2246

Тираж 440

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 турный коэффициент линейного расширения материала, из которого выполнен полупроводниковый фоточувствительный элемент, не менее чем на один порядок превышает температурный коэффи5 циент линейного расширения материала, из которого выполнен пьезочувствительный элемент, а, толщина первого, второго, третьего и четвертого электро- 10 дов выбирается на несколько порядков, меньше, чем толщина слоев полупроводникового фоточувствительного и пьезочувствительного элементов, кроме того, устройство дополнительно содержит нормирующий усилитель переменного тока, выпрямитель, второй и третий аналого-цифровые преобразователи, второй и третий цифровые индикаторы, и генератор переменного тока, первый выход которого соединен с третьим электродом и входом нормирующего усилителя переменного тока,а второй выход — с первым электродом и общей шиной устройства, выход нормирующего усилителя переменного тока через выпрямитель и второй аналого. цифровой преобразователь соединен с входом второго цифрового индикатора, управляющий вход второго аналогоцифрового преобразователя соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с управляющим входом третьего аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом третьего цифрового индикатора,а информационный вход - с выходом второго нормирующего усилителя постоянного тока, вход последнего соединен с вторым электродом,а четвертый электрод через первый нормирующий усилитель постоянного тока соединен с информационным входом перво о аналого-цифрового преобразователя.