Устройство для измерения давления

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений давления за счет компенсации температурной погрешности. Для этого в устройстве, содержащем измерительную камеру 1, два волоконных световода 10 и 11, мембрану 4 с выступами, источник питания 9, источник излучения 8 и фотоприемное устройство, последнее содержит два реактивных МДП-фототранзистора 12 и 13, СВЧ-генератор 17, три СВЧ-линии 14,15 и 16 и регистрирующее устройство 18, выполненное в виде измерителя фазового сдвига и амплитуды СВЧ-сигнала. Измеряемое давление преобразуется в изменение интенсивности оптического излучения, проходящего через световод 10, которое в фотоприемном устройстве преобразуется в фазовый сдвиг СВЧ-сигнала. Температурная погрешность компенсируется благодаря разным знакам фазового сдвига сигналов, создаваемого фототранзисторами 12 и 13 совместно с СВЧ-линиями 14-16. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9 8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4260899/24-10 (22) 11.06.87 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Винницкий политехнический институт (72) В. С. Осадчук, С. И. Одобецкий и А. А. Новиков (53) 531.787(088.8) (56) Патент ФРГ № 3211828, кл. G 01 1 11/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений давления за счет компенсации температурной погрешности. Для этого в устройстве; содержащем измерительную камеру

1, два волоконных световода 10 и 11, мемб„„Я0„„1599683 д 1 (51)5 G 01 1 1!/00

2 рану 4 с выступами, источник питания 9, источник излучения 8 и фотоприемное устройство, последнее содержит два реактивных МДП-фототранзистора 12 и 13, СВЧ-генератор 17, три СВЧ-линии 14, 15 и

16 и регистрирующее устройство 18, выполненное в виде измерителя фазового сдвига и амплитуды СВЧ-сигнала. Измеряемое давление преобразуется в изменение интенсивности оптического излучения, проходящего .через световод 10, которое в фотоприемном устройстве преобразуется в фазовый сдвиг СВЧ-сигнала. Температурная погрешность компенсируется благодаря разным знакам фазового сдвига сигналов, создаваемого фототранзисторами 12 и 13 совместно с

СВЧ-линиями 14 — 16. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1599683

Изобретение относится к приборострое1 нию и может быть использовано для измерения давления газа в диапазоне 10 —

10 Па, в частности в источниках электронов тлеющего разряда с анодной плазмой.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации температурной погрешности.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство для измерения давления содержит измерительную камеру 1 с отверстием 2 для ввода измеряемой среды, опорный элемент 3 с выступами, мембрану 4 с выступами, отверстия 5 и 6, сквозное отверстие 7, источник 8 излучения, источник 9 питания, первый 10 и второй 11 волоконные световоды, первый 12 и второй 13 реактивные МДП-фототранзисторы, входную 14 и выходную 15 линии, линию согласования 16, СВЧ генератор 17, регистрирующее устройство 18 и уплотняющие прокладки 19.

Первичным измерительным преобразователем является первый волоконный световод

10, который деформируется вследствие перемещения мембраны 4 с выступами. Волоконные световоды 10 и 11 помещаются в измерительную камеру 1 через отверстия 5 и 6 в боковых стенках опорного элемента

3 и закрепляются в них герметичными уплотняющими прокладками 19. Мембрана 4 с выступами закреплена на опорном элементе

3, причем выступы мембраны 4 контактируют с первым волоконным световодом 10.

Входные концы первого 10 и второго 11 волоконных световодов оптически связаны с источником 8 излучения, который подключен к источнику 9 питания.

Выход генератора 17 подключен к первому концу входной линии 14, второй конец которой подключен к стоку первого реактивного МДП-фототранзистора 12, исток и затвор которого подключены к первым концам выходной линии 15 и линии 16 согласования. Первый реактивный МДП-фототранзистор 12 оптически связан с выходным концом первого волоконного световода 10.

Второй конец линии 16 согласования подключен к стоку второго реактивного МДПфототранзистора 13, исток и затвор которого подключены к общей шине. Второй конец выходной линии 15 подключен к регистр и рующе му устройству 18. Второй реа кти вный МДП-фототранзистор 13 оптически связан с выходным концом второго волоконного световода 11, который проходит вдоль сквозного отверстия 7 в выступах опорного элемента 3.

Для обратимости механических деформаций первого световода 10 он должен быть жестко закреплен в отверстиях 7 опорного элемента 3 путем герметичной установки уплотняющих прокладок 19.

Устройство для измерения давления работает следующим образом. Реактивные

МДП-фототранзисторы 12 и 13 рабтают в режиме высокочастотного смещения (цепи питания по постоянному току и напряжению отсутствуют). Они включены в тракт распространения СВЧ сигнала. Под действием оптического излучения изменяется их реактивное сопротивление, что в рассматриваемой схеме их включения позволяет преобразовать интенсивность излучения в фазовый сдвиг сигналов. Начальный фазовый сдвиг на входе регистрирующего устройства 18, вызванный различной интенсивностью излучения на выходах первого и второго волоконных световодов 10 и 11, устраняется выбором длины и волнового сопротивления

15 линии 16 согласования. Изменение давления в измерительной камере 1 вызывает изменение прогиба мембраны 4, следствием чего является изменение деформации первого волоконного световода 10 на выступах опорного элемента 3 и мембраны 4. Это приводит к изменению интенсивности прошедшего через световод 10 излучения и соответствующему фазовому сдвигу на входе регистрирующего устройства 18.

С изменением температуры происходит

25 одновременное изменение интенсивностей излучения на выходах первого 10 и второго

11 волоконных световодов, что приводит к дополнительному изменению эквивалентной емкости первого реактивного МДП-фототранзистора 12 и эквивалентной индуктивЗО ности второго реактивного МДП-фототранзистора 13, следствием чего является взаимная компенсация термозависимых приращений положительного и отрицательного фазовых сдвигов и неизменность сигнала на входе регистрирующего устройства 18.

Ж

Изменение реактивности МДП-фототранзистора 12, обусловленное изменением измеряемого давления, приводит к изменению не только фазового сдвига, но и ампли40 туды сигнала на входе регистрирующего устройства 18. Это позволяет контролировать давление по двум параметрам: фазе и амплитуде СВЧ-колебаний, что повышает достоверность измерений.

Благодаря выполнению фотоприемного

45 устройства на реактивных МДП-фототранзисторах, работающих с СВЧ-смещением, при отсутствии постоянного напряжения, улучшается его чувствительность. Это облегчает осуществление дистанционного контроля измерительной камеры при использова50 нии волоконно-оптической линии связи.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения давления, содержащее измерительную камеру, в ко55 торой размещены два волоконных световода и мембрана с выступами, источник питания, источник излучения и фотоприемное устройство, причем одна из внутренних

1599683

Составитель И. Сумпов

Редактор М. Недолуженко ТехредА. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 3135 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 поверхностей измерительной камеры выполнена в виде опорного элемента с выступами, на которых, в контакте с выступами мембраны размещен первый волоконный световод, входные концы волоконных световодов оптически связаны с источником излучения, подключенным к источнику питания, а выходные концы волоконных световодов оптически связаны с фотоприемным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерении за счет ком1О пенсации температурной погрешности, в нем второй волоконный световод установлен в выполненном в выступах опорного элемента, параллельно первому волоконному световоду сквозном отверстии, а фотоприемное устройство в нем содержит два реактивных

МДП-фототра нзистора, СВЧ-генератор, входную и выходную СВЧ-линии, СВЧ-линию согласования и регистрирующее устройство в виде измерителя фазового сдвига и амплитуды СВЧ-сигнала, причем генератор через входную линию связан со стоком первого фототранзистора, исток и затвор которо- го соединены между собой и подключены к первым концам линии согласования и выходной линии, к второму концу линии согласования подключен сток второго фототранзистора, исток и затвор которого соединены между собой и подключены к общей шине генератора и регистрирующего устройства, подключенного к второму концу выходной линии, а первый и второй фототранзисторы оптически связаны с выходными концами, соответственно первого и второго волоконных световодов.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что в нем волоконные световоды жестко закреплены в стенках измерительной камеры посредством герметичных прокладок.