Способ температурной компенсации тензочувствительности пьезорезонансных тензопреобразователей

 

Союз Советскик

Социалнстическии

Респубпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 12. 80 (21) 3214878/1.8-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 07. 08. 82. Бюллетень № 29 (51)М. Кл.

G 01 1 1/16

3Ъвудерствавый кеинтвт

СССР нв двваи нзобрвтеннй н еткрнтнй (53) УДК531. 781 (088.8) Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Автор изобретения

В. Ф. Самойленко

Омский политехнический институт

Д1) Заявитель (5") СПОСОБ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ТЕНЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫХ

ТЕНЗОПРЕОБРАЗ08АТЕЛЕЙ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах высокоточного. измерения сил, давлений, деформаций.

Известны устройства пьезорезонанс5 ного типа, предназначенные для измерения усилий, ускорений и др. (13Основным видом погрешности таких преобразователей является температур- ная погрешность.

Изменение температуры окружающей среды приводит к дрейфу нуля и изме— нению коэффициента тензочувствительности преобразователя. Применение пьезорезонансной дифференциальной пары в таких тензопреобразователях позволяет на порядок уменьшить величину дрейфа нуля. Для стабилизации коэффициента тензочувствительности применя- 2о ют термостатирование. При этом значительно увеличивается время подготовки аппаратуры к работе, ее вес, габариты, потребление энергии.

Известен также способ температур .ной компенсации тензочувствительности преобразователей, включающий возбуждение электрических колебаний на основной резонансной частоте пьезорезонатора. Устройства, выполненные

1по этому способу, содержат пьезорезонансный тензочувствительный элемент и упругий элемент. Деформации упругого элемента передаются резонансноL му тензочувствительному элементу, в результате чего изменяется частота

его резонансных колебаний. Температурные изменения коэффициента тензочувствительности пьезорезонансного элемента при этом компенсируются температурными изменениями жесткости уп)3угого элемента (2).

Однако известный способ температурной компенсации тензочувствительности определяет высокие значения погрешности преобразования, так как ста.бильность упругих свойств материала

7 4

Выходы преобразователей 9-12 частот соединены с входами смесителей

13 и 14, из выходных колебаний которых с помощью фильтров 15 и 16 выделя. ют колебания суммарной или разностиой частоты. В результате этого абсолютные температурные приращения частот основного и дополнительного резонансов пьезорезонаторов 1 и 2 взаимно вычитаются. Выделенные колебания подаются на смеситель 17, из выходных..колебаний которого фильтр

18 выделяет колебания суммаоной или разностной частоты.

Использование дифференциального принципа построения тензопреобраэователя позволяет также компенсировать и дрейф нуля.

Использование способа является более технологичным и позволит уменьшить температурную погрешность тенэопреобразователей, повысить качество измерительных устройств, уменьшить время подготовки их к работе.

Способ температурной компенсации тензочувствительности пьезорезонансных тензопреобразователей, включающий возбуждение электрических колебаний на основной резонансной частоте пьезорезонатора, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности компенсации, пьеэорезонатор дополнительно возбуждают иа частоте одной из его ангармоник, либо механических гармоник, сигналы, пропорцичастотам, разделяют и преобразуют так, чтобы сигналы, вызванные абсолютными температурными приращениями тензочувствительности тензопреобраэователя были равны, затем сигналы, пропорциональные частотам, смешивают и с учетом знаков температурных приращений алгебраическим суммированием добиваются нулевого выходного сигнала от изменения температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

8 558184, кл. G 01 1 1/16, 1975

2. Малов В. 8. Пьезорезонансные датчики. M., "Энергия", 1978, с. 162 (прототип).

3 94935

Упругого элемента, его гистерезис и ползучесть решающим образом определяют метрологические качества таких преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности компенсации.

Поставленная цель достигается тем, что пьезорезонатор дополнительно возбуждают на частоте одной из его ангармоник, либо механических гармоник 1о сигналы, пропорциональные основной и дополнительной частотам, разделяют и преобразуют так, чтобы сигналы, вызванные абсолютными температурными приращениями тензочувствительности тензопреобразователя были равны, затем сигналы, пропорциональные часто" там, смешивают и с учетом знаков температурных приращений алгебраическим суммированием добиваются нулевого вы- 20 ходного сигнала от изменения темпера", туры.

На чертеже представлена блок-схе ма, иллюстрирующая способ температурной компенсации. 2$

Способ температурной компенсации тензочувствительности основан на раз" Формула изобретения личии в температурных коэффициентах тензочувствительности различных ангармоник пьеэорезонатора. ЗФ

Термокомпенсированный пьезорезоиан сньй преобразователь содержит два идентичных пьезорезонатора 1 и 2, составляющих дифференциальную пару тензопреобразователя и выполненных, например, в виде линз. Пьезорезонаторы 1 и 2 возбуждаются на частотах основного и дополнительного резонансов в схемах двухчастотных кварцевых генераторов 3 и 4. Генерируемыеко- @ . ональные основной и дополнительной лебания выделяются фильтрами 5-8 поступают на преобразователи 9-12 частоты. Преобразователи могут быть выполнены на схемах делителей или умножителей частоты, коэффициенты преобразования которых выбираются такими, что при действии на пьезо" резонаторы 1 и 2 измеряемой силы абсолютные приращения частотных тенэодевиаций преобразователей частот основного и дополнительного резо" нансов пьеэореэонаторов 1 и 2, обусловленные температурными изменениями коэффициентов тенэочувствительности основного и дополнительного ре-: зонансов в заданном диапазоне темйератур, были равны.

949357

Заказ 5729/24. Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Северин

Редактор С. Патрушева Техред M.Íàäü Корректор H. Король