Акустоэлектронный датчик давления

 

Изобретение относится к радиоэлектронике . Цель изобретения - увеличение чувствительности акустоэлектронного датчика давления. Он содержит два входных 2 и 3 и два выходных 4 и 5 встречно-штыревых преобразователя (ВШП) Между ними расположены волноводы поверхностных акустических волн (ПАВ) 8 и 9, входные части которых разделены прорезью 16 в пьезоэлектрической подложке 1 и связаны через трехдецибельный напрззленный ответвитель 10. Входные ВШП 2 и 3, расположенные во входной чгсти соответствующего волновода ПАВ 8 и 9, соединены с автогенератором 7. Выходные ВШП 4 и 5, расположенные Q их выходных частях, соединены с входами нелинейного элемента 6. Волноеодное распространение ПАВ позволяет избавиться от дифракционных потерь и выполнить входную часть волноводов ПАВ 8 и 9 сколь угодно длинной, не увеличивая апертуру ВШП 2-5. 1 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

isi)s Н 03 Н 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

tt АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12 (21) 4816246/22 (22) 18.04.90 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательский институт радиотехнической аппаратуры Научно-производственного объединения "Импульс" (72) С.А.Орлов (56) Малов В.B. Пьезорезонансные датчики.

M.: Энергоатомиздат, 1989, с,239 — 241.

Колешко В.М. и др. Микроэлектронные преобразователи инфос.мации на поверхностных акустических волнах. — Зарубежная техника, 1985, М 9, с.17,40. (54) АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения — увеличение чувствительности акустозлектронного датчика. !Ж, 1758832 А1 давления. Он содержит два входных 2 и 3 и два выходных 4 и 5 встречно-штыревых преобразователя (ВШП). Между ними расположены волноводы поверхностных акустических волн (ПАВ) 8 и 9, входные части которых разделены прорезью 16 в пьезоэлектрической подложке 1 и связаны через трехдецибельный направленный ответвитель 10. Входные ВШП 2 и 3, расположенные во входной части соответствующего волновода ПАВ 8 и 9, соединены с автогенератором Y. Выходные ВШП 4 и 5, расположенные в их выходных частях, соединены с входами нелинейного элемента 6. Волноводное распространение ПАВ позволяет избавиться от дифракционных потерь и выполнить входную часть волноводов ПАВ

8 и 9 сколь угодно длинной, не увеличивая апертуру ВШП 2-5. 1 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах измерения давления, Известны акустозлектронные датчики давления, выполненные на основе резонатора поверхностных акустических волн (ПАВ), например, типа Фабри-Перро.

Недостатком этих датчиков является их большая стоимость.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является акустоэлектронный датчик давления, содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входных и два выходных встречно-штыревых преобразователя (ВШП), соединенных с входами нелинейного элемента, и автогенератор.

Недостатком этогодатчика является его малая чувствительность, поскольку необходимое для повышения чувствительности увеличение задержки вызывает увеличение погрешности, связанной с температурной нестабильностью свойств пьезоэлектрической подложки и флуктуациями автогенератора.

Целью изобретения является увеличение чувствительности.

Это достигается тем, что в акустоэлектронный датчик давления содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входных и деа выходных встречно-штыревых преобразователя (В ШП), соединенных с входами нелинейного элемента, и автогенератор, введены деа волновода поверхностных акустических волн (ПАВ), входные и выходные части которых связаны через трехдецибельный направленный ответвитель, при этом автогенератор соединен с входными ВШП, каждый из которых размещен во входной части соответствующего волновода ПАВ, при этом входные части волноводов ПАВ механически разделены прорезью в пьезоэлектрической подложке, а выходные ВШП расположены в выходных частях соответствующего волновода ПАВ.

На чертеже показан предлагаемый датчик.

Датчик содержит пьезоэлектрическую подложку 1, входные ВШП 2 и 3, выходные

ВШП 4 и 5, нелинейный элемент 6, автогенератор 7, волноводы ПАВ 8 и 9, направленный ответвитель 10. Нелинейный элемент 6 выполнен, например, в виде детекторной секции, состоящей из диодов 11,12 и интегрирующей цепочки 13. Датчик может содержать подстроечный элемент 14, выполненный, например, в виде многополоскового ответвителя из набора металлических пленочных полосок. На краях

10 пьезоэлектрической подложки 1 может быть размещено поглощающее покрытие 15. В пьезоэлектрической подложке 1 выполнена прорезь 16, Акустоэлектронный датчик давления работает следующим образом.

Переменное напряжение от автогенеpampa 7 синфазно подается одновременно на два входных ВШП 2,3. Злектрический сигнал преобразуется ими в ПАВ, которые распространяются по двум механически независимым еолноводам ПАВ 8,9 по направлению к направленному ответвителю 10.

Если внешнее механическое воздействие

15 отсутствует (Г =0 ), то фазы обеих волн на входе направленного ответвителя 10 равны.

Поэтому напряжения и их фазы, возникающие на выходных ВШП 2,3, также равны, При воздействии на часть пьезоэлектриче20 ской подложки 1 в области волновода ПАВ

9 внешней силы Г, в ней возникают механические деформации, приводящие к неравенству фаз двух ПАВ на входе направленного ответвителя 10. Если фаза волны е BollHQBQ"

25 де ПАВ 9 отличается от фазы е волноводе

ПАВ 8 на +90О, то сложение напряжений амплитуд волн после направленного ответвителя будет происходить в еолноводе ПАВ

9, и на выходном ВШП 5 будет возникать

30 удвоенное напряжение. а на выходном

ВШП 4 в результате векторного сложения двух волн напряжение будет равно нулю.

Если фаза волны в волноеоде ПАВ 9 на входе направленного ответвителя 10 отличает35 ся от фазы в волноводе ПАВ 8 на -90О, то удвоенное напряжение будет возникать на выходном BLUfl 4, а на выходном ВШП 5 напряжение будет равно нулю. Модули напряжений на выходных ВШП 4 и 5 несут

40 информацию о разности фаз двух волн на входе направленного ответвителя. Напряжение с выходных ПАВ 4 и 5 поступает на диоды И,12, встречное включение которых приводит к возникновению на их выходах

45 постоянных напряжений с противоположными знаками. Выходное напряжение датчика снимается с подвижного контакта потенциометра интегрирующей цепочки 13, с помощью которого осуществляется "ба50 лайс нуля". Подстроечный элемент 14 позволяет компенсировать технологические погрешности и обеспечивает трехдецибельную связь. Крутизна преобразования акустоэлектронного датчика давления

55 (отношение выходного напряжения к приложенной силе) зависит от его центральной части и длины входных участков волноеодов

ПАВ 8,9. Волноводное распространение

ПАВ позволяет избавиться от дифракционных потерь и выполнить входную часть вол1758832

Составитель В.Банков

Техред М.Моргентал

Корректор М,Максимишинец

Редактор

Заказ 3010 Тираж 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 новодов ПАВ 8,9 сколь угодно длинной, не увеличивая апертуру ВШП 2,3,4,5 для компенсации дифракционных потерь и искажения волнового фронта. Широкополосность направленного ответвителя 10 позволяет использовать в качестве автогенератора 7 нестабилизированный источник. Идентичность входных участков волноводов ПАВ 8.9 обеспечивает термостабильность работы акустоэлектронного датчика давления.

Акустоэлектронный датчик давления, выполненный в соответствии с изобретением. обладает высокой чувствительностью, лучшей, чем у аналогичных известных датчиков.

Формула изобретения

Акустоэлектронный датчик давления, содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входных и два выходных встречно-штыревых преобразователя (ВШП). соединенных с входами нелинейного элемента, и автогене5 ратор,отличаю щийсятем,что,сцелью увеличения чувствительности, в него введены два волновода поверхностных акустических волн {ПАВ), входные и выходные части которых связаны через трехдецибельный

10 направленный ответвитель, при этом автогенератор соединен с входными ВШП, каждый из которых размещен во входной части соответствующего волновода ПАВ, при этом входные части волноводов AAB механиче15 ски разделены прорезью в пьезоэлектрической подложке, а выходные ВШП расположены в выходных частях соответствующего волновода ПАВ.