Дифференциальный термодатчик

 

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с частотным выходом и предназначено для использования на объектах различного класса и назначения . Цель изобретения - повышение быстродействия , В процессе измерения тепловой поток от поверхности крышки, соприкасающейся со средой, нагревает до температуры среды последовательно крышку, пленочную структуру и приповерхностный слой пьезоподложки. Разогрев структуры, состоящей из полосковых встречно-штыревых преобразователей, образованных штырями 5, двух замкнутых каждый двумя шинами 2 отражателей 3 резонатора на поверхностных акустических волнах и соединительной полоски 6, происходит равномерно и быстро на всем протяжении приповерхностного слоя пьезоподложки . При этом резонансная частота поверхностной акустической волны меняется вслед за изменением уровня температуры . 1 з.п. ф-лы. 3 ил. W ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 К 11/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР и.,- р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4602633/10 (22) 02.08.88 (46) 23..03.91, Бюл, № 11 (71) Государственный проектный институт по проектированию систем автоматического пожаротушения, пожарной и охранной сигнализации (72) Я, Е. Мельцер, В. А. Елагин, Г. М. Габрелян и Л. Т, Рассошенко (53) 536.5(088.8) (56) Технические средства установок пожарной сигнализации, Каталог. ЦНИИТЭИприборостроения. 1984, вып. 8, с,3, Заявка ФРГ ¹ 2916078, кл. G 01 К7/32, 1979. (54) ДИ Ф Ф Е P Е Н ЦИАЛ Ь Н Ы Й ТЕ P МОДАТЧИК (57) Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с частотным выходом и предназначено для использоваИзобретение относится к устройствам для измерения температуры с частотным выходным сигналом и предназначено для использования на объектах различного класса и назначения.

Целью изобретения является повышение. быстродействия измерителя, На фиг. 1 и 2 представлен дифференциальный термодатчик; на фиг. 3 — вид А на фиг. 2.

Термодатчик содержит пьезоподложку

1, шины 2 и полоски 3 отражателей, соединенные с контактными площадками преобразователей, отдельные контактные . площадки 4 и штыри 5 встречно-штыревых преобразователей (ВШП), соединительную общую полоску 6, усилитель7, электроизолирующий герметик 8, рамку 9, крышку 10 с ния на объектах различного класса и назначения. Цель изобретения — повышение быстродействия, B процессе измерения тепловой поток QT поверхности крышки, соприкасающейся со средой, нагревает до температуры среды последовательно крышку, пленочную структуру и приповерхностный слой пьезоподложки. Разогрев структуры, состоящей из полосковых встречно-.штыревых преобразователей, образованных штырями 5, двух замкнутых каждый двумя шинами 2 отражателей 3 резонатора на поверхностных акустических волнах и соединительной полоски 6, происходит равномерно и быстро на всем протяжении приповерхностного слоя пьеэоподложки. При этом резонансная частота поверхностной акустической волны меняет- Я ся вслед за изменением уровня температуры. 1 з.п, ф-лы. 3 ил, термоконтактным, например, cBBpHblM швом 11.

Термодатчик работает следующим образом.

Тепловой поток от поверхности крышки

10, соприкасающейся со средой, нагревает до температуры среды последовательно крышку, пленочную структуру, приповерх1 остный слой пьеэоподложки 1.

В статике — при неизменяющейся контролируемой температуре после включения питания усилителя 7, в результате неизбежной флуктуации напряжения, (ВШП), состоящий из контактных площадок 4 и штырей

5, излучает поверхностную акустическую волну (ПАВ). ПАВ распространяется по рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки 1 перпендикулярно штырям BLlJll

1636700

I= 0,5(3d+ Л), O=O, +ТО. +дО

Лт в обе стороны от него. В результате многократных отражений периодически расположенных полосок 3, электрически замкнутых накоротко шинами 2 обоих отражателей, по окончании переходного -процесса устанавливается стоячая ПАВ. Ее длина соответствует резонансной частоте всего

ПАВ-резонатора, включающего указанные

ВШП и отражатели на подложке, При этом

ВШП через наводимую волной на его штырях ЭДС обеспечивает связь усилителя

7, соединенного с их контактными площадками 4, со стоячей ПАВ. Так что, компенсируя энергетические потери ПАВ в

ПАВ-резонаторе, усилитель обеспечивает генерацию сигнала с частотой, близкой резонансной. При этом через крышку 10, соединенную термоконтактным швом 11, с помощью соединительной полоски 6 обеспечивается равномерный .тепловой контакт рабочей поверхности со средой, температура которой контролируется. Выемка крышки исключает закорачивание

ВШП и отражателей. Пазы дают возможность присоединения к контактным площадкам выводной проволоки, имеющей толщину, большую глубины выемки,,а также, возможность герметизации корпуса электроизолирующим герметиком 8.

Благодаря описанному конструктивному решению при изменении уровней температуры контролируемой среды имеет место быстрый прогрев частотно-задающих зон датчика и, как следствие, быстрое применение частоты его выходного сигнала, Далее в течение времени прогрева остального объема подложки резонансная частота резонатора практически уже не изменяется, Микропроцессор, соединенный с выходом электронно-счетного частотомера, может определить температуру по выражению где Oz — соответствующее начальной частоте значение температуры; д Π— изменение температуры;

Лт — измеренный отрезок времени между начальным и новым уровнем температуры, а также паспортное значение коэффициента постоянной времени Т датчи5 ка.

Точнее можно определять температуру на основе экспоненциальных выражений для тепловых переходных процессов, на основе полученных путем аппроксимации экс10 периментальных кривых переходного процесса предлагаемого термодатчика.

Формула изобретения

1, Дифференциальный термодатчик, включающий пьезоэлектрическую подлож 15 ку, прикрепленную нерабочей поверхностью к основанию теплопроводящего корпуса, два пленочных полосковых встречно-штыревых преобразователя и два замкнутых каждый двумя шинами отражателя

2О резонатора на поверхностных акустических волнах, размещенные на рабочей поверхности подложки,, усилитель, вход которого подключен к контактной площадке одного преобразователя, а выход — к контактной

25 площадке другого преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия термодатчика, в нем рабочая поверхность пьзоэлектрической подложки прикреплена к основанию корпуса

30 через теплоизоляцию, две крайние внутренние полоски преобразователей выполнены в виде одной общей полоски, а одна из шин первого из отражателей и и ротивоположная ей шина второго отражателя соединены с

35 общей полоской, причем полоски каждого из отражателей и ближайшего к нему преобразователя выполнены с одним и тем же общим пространственным периодом, 2. Термодатчик по и. 1,отл и ч а ю щи й40 с я тем, что общая полоска выполнена шириной

45 где d — пространственный период полоски отражателей и преобразователей, Л вЂ” резонансная длина волны резонатора; а ширина полосок отражателей и преобразователей равна 0,75 d.

Вид

Ф.

Составитель К.Лукомский

Редактор М.Бланар Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 809 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101