Измерительный частотный преобразователь

Измерительный частотный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт. св. N 879333, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения исследуемых параметров, в него введены третий пьезорезо натор, входящий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третш смеситель , причем третий пьезорезонатор подалючен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя , второй вход кото|юго соединен с выходом источника зталонной частоты, а выход подключен к блоку разделения сигналов. ir1NMV4vM Фиг.1 liumii iimw

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (111 (51> G 01 К 7/32; G 01 1 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (61) 879333 (21) 3473446/18-10 (22) 22.07.82 (46) 23.01.84. Бюл. И 3 (72) В. Я. Баржин, Ф. Ф. Колпаков, В. А. Ше. велев, В. А. Писарев и Ю. С. Шмалий (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н. Е. Жуковскогд (53) 536.53 (088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

Р 879333, кл. G 01 К 7/32, 1979 (прототип) (54) (57) Н3М ЕРИТЕЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт. св. 1(879333, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения исследуемых параметров, в него введены третий пьезорезонатор, входящий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третий смеситель, причем третий пьезорезонатор подключен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом источника эталонной частоты, а выход подключен к блоку разделения сигналов.

1068739 2

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин и может быть использовано прн построении телеметрических систем одновременного контроля силовых и температурных воздействий на исследуемый обьект.

По основному авт. св, Р 879333 известен измерительный частотный преобразователь, содержащий двухпараметровый частотный датчик с двумя акустически развязанными пьезорезонаторами, выполненными на одной пьезокварцевой пластине и подключенными к первому и второму автогенераторам соответственно, первый и второй смесители, источник эталонной частоты, блок разделения сигналов, формирователь временных интервалов и два реверсивных счетчика, причем выходы первого и второго автогенераторов через соответствующие смесители подключены к блоку разделения сигналов, выходы источника эталонной частоты соединены с входами первого и второго смесителей, блока разделения сигналов, связанного выходами с соответствующими информационными входами первого и второго реверсивных счетчиков (1) .

Однако известное устройство имеет недо.статочную точность измерений из-за отсутствия учета в устройстве приращений коэффициентов силовой и температурной чувствительности под действием измеряемых температур и силовых полей соответственно.

Целью изобретения является повышение точности измерения исследуемых параметров путем более точного учета значений коэф-. фициентов силовой и температурной чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный частотный преобразователь введены третий пьезорезонатор, входящий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третий смеситель, причем третий пьезорезонатор подключен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом источника эталонной частоты, а выход подключен к блоку разделения сигналов.

На фиг.1 показана функциональная схема измерительного частотного преобразователя; на фиг. 2 — одна из возможных конструк ций двухпараметрового частотного датчика; на фиг. 3 — разрез А-A на фиг.2.

Измерительный частотный преобразователь содержит двухпараметровый частотный датчик 1, в состав которого входит пьезокварцевая пластина с тремя акустически. развязанными между собой пьезорезонаторами 2 — 4, три автогенератора S — 7, три смесителя 8 — 10, источник 11 эталонной частоты, блок 12 разделения сигналов, формирователь 13 ьременных интегралов и два реверсивных счетчика 14 и 15. .Пвухпараметровый частотный датчик 1 содержит корпус 16 и изготовленные за одно целое с ним мембрану 17 и поддерживающие мембранные стойки 18. В корпусе

16 на поддерживающие мембранные стойки

1р 18 устанавливается пьезокварцевая пластина

19 (LC-срез) с тремя парами круглых электродов 20. Круглые электроды 20 нанесены на пьезокварцевой пластине 19 так, чтобы резонаторы 2 — 4 были акустически развязаны (отсутствовала воэможность захва- та частот) и их центры были расположены о под углом 120 относительно центра пьезокварцевой пластины 19, что необходимо для обеспечения разных по величине и знаку коэффициентов силовой чувствительности кварцевых резонаторов. В процессе сборки двухпараметрового частотного датчика 1 на мембрану воздействуют давлением, при этом поддерживающие мембранные стойки отклоняются в стороны и B них вставляется пьезокварцевая пластина, причем таким образом, чтобы ось каждого резонатора проходила через центр поддерживающей мембранной стойки 18 и центр пьезокварцевой пластины. При снятии давления пьезокварцепластины. При снятии давления пьезокварцевая пластина оказывается зажатой в трех подцерживающих мембранных стойках. При измерении воздействующего давления P происходит изменение сжимающихся усилий F, пропорциональных давлению и прикладываемых к каждому резонатору (эффект тензочувствительности); Воздействие температуры

Т на кварцевые резонаторы происходит через мембрану контактным путем и путем

40 радиации (эффект термочувствительности) .

Измерительный частотный преобразователь работает следующим образом.

Двухпараметровый частотный датчик 1 находится под одновременным воздействием силового и температурного полей. Автоге.иераторы 5 — 7 генерируют сигналы с частоTRMH

3 1068 где @(Ь1, 2, 3) — коэффициенты термочувствительности; сХ (. 1,2, 3) — коэффициенты тензочувствительности;

ai>< фгК „+ темпеРатУРные коэффи 5

+s 1 т 1 ф - циенты тензочувствитель."ЧФ if ) ности;

К „, — силовые коэффициенты термочувствительности (=1, 2, 3); 10 — измеряемые температура и сила; — координаты реперной точки, в которой .определялись козффициен. и о

@, - частота первого, второго и третьего автогенераторов соответственно в реперной точке 20 (= 1, 2, 3).

Эти сигналы подаются на смесители 8 — 10, где смешиваются с эталонной частотой . поступающей с выхода источника 11 эталонной частоты. Разностные частоты Л оз 4)

Fg =1ч о Ю:

Рз f.Ç 1 (6), подаются в блок 12 разделения сигналов.

Решение системы уравнений (4) — (6) может быть представлено в виде

t Л1Л 2. + 3 5 д)

" = -Ц Л л "ела Ь1Ъ C+)

35 где 1 . f i = <,2,, 6) — постолнные коэффицненты (временные интервалы) Рл = Ь (Q, .ð (С лч ив = (6 лт гт Ъ- ь "(„a

"5 = О ".(О,,a

"6 b (® о.

739 4

% =О . (а „а -а а ;р,)-а „,а гго ле + М(О п атт ат ер),(ЛО)

Перед началом измерений по известным

/коэффициентам термочувствительности С6„ .„ тенэочувствительности С, температурным коэффициентам тензочувствительности К, силовым коэффициентам термочувствительE ности К д расчитываются времени Я; в соответствии с уравнениями (9) и (10).

Формирователь 13 временных интервалов настраивается на формирование временных интервалов по сигналу "Пуск". В течение времени Т„импульсы частоты Ф„ подаются на вход реверсивного счетчика -14, где считываются на суммирование. В течение времени Т импульсы частоты 1- подаются г на.реверсивный счетчик 14, где считываются на вычитание. В течение времени 7з импульсы частоты .г подаются на реверсивный счетчик 14, где считываются на суммирование. Аналогичным образом происходит считывани импульсов частот:1=л г, и Р втоЛу 2 рым реверсивным счетчиком 15 согласно уравнению (8). Результат, записанный в реверсивных счетчиках 14 и 15, представляет собой двоичный код параметров Р и Ч,> .

Причем в соответствии с алгоритмом вычисления (7)-(8) приращение на единицу младшего разряда в двоичном коде соответствует приращению температуры и силы на 1 С и

1 Н, следовательно, погрешность измерения и силы составляет 1 С и 1 Н. Для уменьшения погрешности измерения температуры и силы соответственно в и и m раз необходимо увеличить времена измерения Т,,Т и

7 в г раз, а Ч, 7в и 7 — в,rn раз.

Наличие в предлагаемом измерительном частотном .преобразователе третьего пьезорезонатора, третьего автогенератора и третьего

40 ,смесителя выгодно отличает его от известного,. так как позволяет повысить точность измерения исследуемых параметров. На краях динамических диапазонов измеряемых температур и давлений, т.е. в точках, наи45 более удаленных от реперной точки, точность (O) измерения увеличивается примерно в 4 раза.

1068739

О Ю Zn 18

ФигЗ

Составитель В. Куликов

Техред М.Тепер Корректор А. Тяско

Редактор О. Бугир

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11450/35 Тираж 827 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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