Измерительное устройство на основе колебательной системы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210977(21) 2527194/18-.10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 151079 Бюллетень Йо 38

Дата опубликования описания 1810.79 Я)М. Кл.

G D 21/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 53.089.2, (088. 8) P2) Авторь| изобретения

i 1 gg tp 0 >f II p к

" . ТУ:, Il

ТЕ";» Р;1," :,"."; „ с

E.O. Фрейеров и Я.Е. Карау (71) Заявитель (54 ) ИЗИЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НЕ ОСНОВЕ

КОЛЕ БАТЕ ЧЬНОЙ CHCTEMEI

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в метеорологии и гидрометрии для измерения давления и температуры.

Известны измерительные устройства на основе колебательной системы, содержащие колебательную систему, устройство возбуждения колебаний и устройство измерения параметров коле- 10 баний tl).

В этом устройстве с помощью автогенератора возбуждаются резонансные колебания кварцевого пьезоэлектрического резонатора, резонансная час- f5 тота которых меняется под действием измеряемой величины — силы, Автогенератор связан с устройством измерения параметра колебаний, состоящим, иэ умножителя частоты и измерителя 20 частоты. Умножитель частоты умножает изменение частоты в заданное число раз, а измеритель частоты измеряет это изменение. На выходе устройства регистрируются непосредственно значения силы.

Однако это устройство имеет существенную погрешность измерения, связанную с температурным воздействи30

Известны также датчики давления и температуры, в которых имеются три автбгенератора, связанные с тремя пьезоэлементами A,В и С. Пьезоэлементы A и В обладают существенно различными температурно-частотными характеристиками, а пьезоэлементы В и

С по возможности тождественны. Соответствующие автогенераторы A и В связаны со смесителями частоты, смеситель — c умножителем частоты, а последний — с измерителем частоты.

Смеситель, умножитель и измеритель. частоты образуют устройство измерения параметров колебаний. Автогенераторы

В и С, второй смеситель, второй умножитель и второй измеритель частоты образуют второй измерительный канал аналогичный первому (2).

Недостатки этого устройства связа— ны с наличием погрешности, возникающей,при измерении давления из-за недостаточной компенсации температурных воздействий. Это вызвано неизбежным различием температуры пьезоэлементов В и С, вследствие их пространственной разнесенности а также неизбежным различием их свойств, а следовательно, и зависимостей частота-температура.

691690

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерений путем точного учета взаимного дестабилизирующего его воздействия измеряемых величин на характеризующие их параметры.

Это достигается тем, что в устройстве на основе колебательной системы, содержащем пьезоэлектрический резонатор — колебательную систему, автогенераторы, каждый иэ которых через соответствующий измеритель па- 0 раметров колебаний связан с общим. устройством для обработки информации, все автогенераторы соединены с одним пьезоэлектрическим резонатором.

Обозначим измеряемые величины через(5

Х, Х, ...Х„; а измеряете параметры колебаний для и различных видов колебаний через Р, Р2, Р, Эная вид функций Pi=fi (Х,X -.--.. ...Х >) получаемг систему уравне,ий ..

Р1 f1 (Х1 Х2» Xl1)

Р = f2(x х ...х„)

° ° & ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° (1) — },) (Xq X 2 ° .. ° ° . ° Х }) )

Эту систему можно рассматривать, как систему п уравнений относительно n неизвестных (Х„Х ..... X н), причем значения Р„Р,... Р,„известны (измерены) . Решая эту систему получаем следующую систему уравнений

F (P P2 ...., Pn)

30 4 2 и (2)

И П 4 2

Таким образом каждая из измеряемых величин Х„является заданной функцией З5 F„. непосредственно измеряемых параметров P„ Pz, ...P„. Поскольку рассматриваются различные виды колебаний одной и той же колебательной системы, значения измеряемых величин 40

ХАХ <„... Х > во всех уравнениях системы уравнений (1) одни и те же, Таким образом устраняется пространственная разнесенность колебатель— - нйх систем.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения температуры и давления.

Устройство содержит колебательную систеМу 1 (кварцевый пьеэоэлектричес- 50 кий -.резонатор. AT-среза), связанный с, устройствами возбуждения колебаний автогенераторами 2 и 3, устройства измерения параметров колебаний— измерители частоты 4 и 5, соединенные соответственно с автогенераторами 2 и З.и устройство обработки информации — микропроцессор 6, связанный с измерителями частоты 4 и 5.

В случае измерения одной величины, например давления, устройство обра- N ботки информации может состоять из двух умножителей частоты и смеситез H °

Устройство работает следующим образом.

Автогенераторы 2 и 3 осуществляют одновременное возбуждение аидов колебаний С и В кварцевого пьезоэлектрического резонатора 1. Относительно кварцевых пьезоэлектрических резонаторов (срезов х ° y 8 /+e и среза AT) известно, что если конфигурация электродов обеспечивает направление вектора напряженности электрического поля параллельное плоскости больших граней пьезоэлемента, но не параллельное кристаллографическим

I осям Х и Е, то возможно возбуждение двух видов толщинных колебаний С и

В. Резонансные частоты f u f с В этих видов колебаний являются, измеряемыми параметрами колебаний. Измерители частоты 4 и 5 производят измерение частот f и fв соответственно. Микропроцессор б, используя заданные значения f u fc полученные в с измерителей частоты 4 и 5, вычисляет по данным функциям этих величин значения измеряемых величин Р и ьТ.

В связи с точным учетом влияния, дестабилизирующих величин (в первую очередь температуры) на измеряемый параметр ко)тебательной системы, характеризующий измеряемую величину, погрешность измерения при использовании предложенного устройства существенно уменьшается.

Формула изобретения

Измерительное устройство на основе колебательной системы, содержащее пьезоэлектрический резонатор — колебательную систему, автогенераторы, каждый из которых через соответствующий измеритель параметров колебаний связан с общим устройством для обработки информации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений путем точного учета взаимного дестабилизирующего воздействия измеряемых величин на характеризующие их параметры, все автогенераторы соединены с одним пьезоэлектрическим резонатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С(. )А Р 3274828, кл.73-517, 1966.

2. Патент С(11А Р 3355949, кл. 73-345, 1967 (прототип) .

691690

Составитель Хостин В.

Техоед И.Келемем Корректоо р. Задерновская

Редактор 0Мелькин A.П.

Филиал- ППП Патент, г. Ужгоооп, ул. Ппо = т, Заказ 6201/31 Тираж 866 Подписное

ЩИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отконтий

113035, Москва, X-35, Раутаская наб., д. 4/5