Устройство для контроля электрического сопротивления

Устройство для контроля электрического сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования электрического сопротивления в пропорциональную ему частоту электрического сигнала. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемого сопротивления за счет увеличения чувствительности преобразователя, Устройство содержит резонатор на поверхностных акустических волнах, выполненный в виде размещенных на пьезоэлектрической подложке двух полосковых отражателей 2 и 3 и по крайней мере одного встречно-штыревого преобразователя 4 между ними, автогенераторныйусилитель 6, подключенный между преобразовательными контактными площадками 7 и 8. Полоски отражателей 2 и 3 выполнены разомкнутыми , крайние полоски отражателей снабжены контактными площадками 11 и 12 для подключения между ними контролируемого сопротивления, между отражателями размещены два преобразователя 4 и 5, полоски каждого преобразователя и ближайё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 27!04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В га (21) 4783224/21 (22) 11.09.89 (46) 15,12.91. Бюл, ¹ 46 (71) Государственный проектный институт по проектированию систем автоматического пожаротушения, пожарной и охранной сигнализации, Ростовский медицинский институт и Ростовский научно-исследовательский институт радиосвязи (72) Я.Е.Мельцер, И.M,Äañêîâñêèé, В.Н.Чернов и IO,Ï.Ãîëîâêî (53) 621.317(088.8) (56) Kanamaru М., Kobayasi S. А 925 MH-SAW

resonator for capacitive чЫсо dispiayer.—

Jap. J. Ар. 11. Phys., 1983, Suppi., N 22-3, 3

Symp. Uitr Electron, Tokyo 7 — 9 DecÄ 1982, р,р. 165-167. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

„„SU „„1698827 А1 преобразования электрического сопротивления в пропорциональную ему частоту электрического сигнала, Цель изобретения — расширение диапазона измеряемого сопротивления эа счет увеличения чувствител ь ности и реоб разо вателя. Устройство содержит резонатор на поверхностных акустических волнах, выполненный в виде размещенных на пьезоэлектрической подложке двух полосковых отражателей 2 и

3 и по крайней мере одного встречно-штыревого преобразователя 4 между ними, автогенераторн ый усилитель 6, подключенный между преобразовательными контактными площадками 7 и 8, Полоски отражателей 2 и 3 выполнены разомкнутыми, крайние полоски отражателей снабжены контактными площадками 11 и 12 для подключения между ними контролируемого сопротивления, между отражателями размещены два преобразователя 4 и 5, по- лоски каждого преобразователя и ближай1698827 шего к нему отражателя размещены с одНим пространственным периодом, внутренние полоски преобразователей выполнены в виде общей полоски, ширина общей полоски выбрана равной удвоенной ширине полоски

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования электрического сопротивления в пропорциональную ему частоту электрического сигнала.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемого сопротивления за счет увеличения чувствительности устройства.

На чертеже изображено устройство для контроля электрического сопротивления.

Устройство содержит резонатор на поверхностныхх акустических волнах (ПАВ), выполненный в виде пьезоэлектрической подложки 1 и размещенных на ней двух отражателей 2 и 3 из разомкнутых полосок

2.1 — 2,п и 3.1 — З.п соответственно и двух встречно-штыревых -.преобразователей (ВШП) 4 и 5 между ними с полосками 4.1 — 4.п и 5,1-5.п соответственно, а также автогенераторный усилитель 6, подключенный между контаитными площадками 7 и 8 двух В Ш П

4 и 5 через трансформаторы 9 и 10, по одному из выводов вторичных обмоток которых соединены между собой и с соединенными вместе контактными площадками 7 и 8, крайние внешние полоски 2.1 и З.п отражателей снабжены контактными площадками

11 и 12 для подключения контролируемого электрического сопротивления 13, полоски

4.п и 5.1 образуют полоску шириной, равной удвоенной ширине полосок 2,1 — 5.п, полоски отражателей и преобразователей 2.1-4.п и

5.1 — З.п выполнены с одним общим пространственным периодом, равным половине резонансной длины ПАВ на покрытой полосками отражателей 2 и 3 преобразователей поверхности подложки 1 из данного материала, усилитель 6 подключен к источнику 14 питания, выход устройства соединен с частотомером 15, Устройство работает следующим образом.

При включении блока 14 питания автогенератор, состоящий из автогенераторного усилителя 6 и ПАВ-резонатора, начинает вырабатывать электрический сигнал на резонансной частоте ПАВ-резонатора. При этом встречно-ш гыревые преобразователи преобразуют ПАВ в электрический сигнал и обратно, а полоски отражателей отражают

ПАВ так, что она является. как и в любом

20 а

50 отражателей и преобразователей, Усилитель 6 подключен между всеми контактными площадками обоих преобразователей симметрично, На выходе устройства включен частотомер 15. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. другом резонаторе, стоячей волной, имеющей наибольшую амплитуду на резонансной частоте. Распространяющаяся по поверхности пьезоэлектрической подложки

1 ПАВ создает в силу пьезоэффекта соответствующее электрическое поле, так что между соседними полосками отражателей (например, 2,1 — 2.2) и преобразователей (например, 4.1-4.2) возникает разность потенциалов, поскольку расположены они, как указывалось, на расстоянии в полволны, т,е. в противофазе. В связи с этим каждая пара полосок в силу того же пьезоэффекта переизлучает волну в фазе, зависящей от составляющих комплексного сопротивления этих полосок, В числе составляющих сопротивления каждой пары имеет место и составляющаяя, зависящая от подсоединенного к всей цепи и сопротивлений пар контролируемого сопротивления

13, Так что изменение контролируемого сопротивления 13 изменяет фазу переизлучения каждой пары полосок, как, например, 2.1 — 2.2. так, например, и 4.1 — 4.2, Изменение фазы переизлучения (отражения) каждой пары полосок приводит к изменению фазы отражения отражателей 2 и 3, а, следовательно, и фазовой задержки во всей полосковой структуре ПАВ-резонатора, что и объясняет увеличение чувствительности.

Изменение фазовой задержки приводит к изменению резонансной частоты, частоты выходного сигнала датчика, снимаемого с выхода автогенераторного усилителя 6, Последняя частота, измеряемая частотомером

15, отображает изменение контролируемого сопротивления 13, Однако обеспечить указанное увеличение чувствительности можно только при минимальном расстоя н ии между отражателями, при котором фазовая задержка равна только сумме фаз отражения, а фазовый набег на расстоянии между отражателями отсутствует или по крайней мере пренебрежимо мал. Первым шагом на пути создания такой структуры является размещение полосок 4,1 — 4.п и 5.1-5.п каждого преобразователя и ближайшего к нему отражателя соответственно 2.1 — 2.п и 3.1-3.п е одинаковым пространственным периодом.

При э ом в фазе синхронно отражают волну

1698827 все эти пары полосок. Таким образом, синхронное расположение ВШП относительно отражателей обеспечивает объединение

ВШП и отражателей в две единые отражательные структуры 2 — 4 и 5 — 3, так что расстояние между последними — расстояние между внутренними крайними полосками

4.п и 5.n — есть расстояние между отражателями.

Отсюда и следует воэможность неогра- 10 ниченной, до нуля, в отличие от расстояния между отражателями 2 и 3, минимизации расстояния между структурами 2-4 и 3 — 5.

Выбранное иэ этих соображений нулевое расстояние между структурами 2 — 4 и

3 — 5 и дает полоску 4.n — 5.1 шириной, равной удвоенной ширине полоски преобразователя 4,1 — 5.п. Кроме того, синхронное размещение ВШП создает противофазное расположение и, следовательно, наиболее 20 эффективное воздействие на волну и в парах крайних соседних полосок отражателей и преобразователей, а именно в парах 2.п

4.1, 5.п — 3.1.

Симметричное включение усилителя 6, 25 реализованное с помощью трансформаторов 9 и 10, позволяет не соединять одну из контактных площадок BLUfl с корпусом и тем самым избежать экранирования полосок ВШП, исключения их вклада в измере- 30 ние фазы ПАВ и соответственно уменьшения чувствительности.

Устройство использовалось для контроля емкости варикапа 2 В 122 В с номинальной емкостью 1,9 пФ. ПАВ-резонатор 35 устройства, выполненный на частоту около

100 МГц на подложке YZ-среза ниобата лития, содержал по 200 полосок 2.1 — 2,200 и

3 1,— 3.200 в каждом отражателе 2 и 3 и по

5 полосок 4.1 — 4.5 и 5.1 — 5.5 в каждом преоб40 разователе 4 и 5. Ширины полосок и промежутков выбраны, как обычно, равными

1 половине их периода. Период этот, как ука- зывалось, равен половине резонансной длины ПАВ на покрытой полосками отражателей и преобразователей поверхности подложки и выражается как

d где f< — центральная частота отражения отражателей, равная в рабочем одномодовом режиме ПАВ-резонатора резонансной частоте ПАВ-резонатора;

Ь вЂ” ширина полоски, Ь/б=0,5; ч — скорость ПАВ на свободной поверх- ности, для данного материала и среза под- . ложки равная 3488 м/с;

Л v/ч — относительное изменение скорости ПАВ при закорачивании свободной.: поверхности металлической полоской, равное в данном случае 10

-г

И тогда 6=17,527 мкм, b=0,5, d=:8,764 мкм.

В качестве автогенераторного усилителя

6 использовалась микросхема К 175УВ4. Чувствительность такого устройства равна

2,5 10 Гц/пФ или соответственно Зх10

Гц/Ом. Для специального устройства по схеме прототипа были получены значения чувствительности; 3,2х10 Гц/и Ф, 4,3х10 Гц/Ом.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля электрического сопротивления, содержащее резонатор на поверхностных акустических волнах, выполненный в виде размещенных на пьезоэлектрической подложке двух полосковых отражателей, встречно-штыревого преобразователя с контактными площадками, расположенного между полосковыми отражателями, причем ширина полосок полосковых отражателей и встречноштыревого преобразователя одинакова, автогенераторный усилитель, частотомер, о т л и ч а ю щее с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого сопротивления, полоски отражателей выполнены разомкнутыми, причем крайние из них снабжены

K0HTBKTHblMM площадками для подключения между ними контролируемого сопротивления, введен второй встречно-штыревой преобразователь с-контактными площадками, размещенный между первым встречно-штыревым преобразователем и одним из полосковых отражателей, полоски каждого встречно; штыревого преобразователя и полоски ближайшего к нему полоскового отражателя размещены с одним пространственным периодом, внутренние полоски встречно-штыревых преобразователей выполнены в виде общей полоски, ширина которой равна удвоенной ширине полосок, вход и выход автогенераторного усилителя соединены с соответствующими контактными площадками встречно-штыревых преобразователей, выход автогенераторного усилителя соединен с частотомером.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемого сопротивления, контактные площадки встречно-штыревых преобразователей соединены с соответствующими первыми выводами первичных обмоток двух трансформаторов, вторые выводы которых объединены и соединены с соответствующей контактной площадиойодного из встречно-штыревых преобразователей, 1698827

Составитель Е.Кущ

Редактор M.Êoáûëÿíñêàÿ Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова

Заказ 4394 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва. Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.(.ч а пн; 101 первые выводы соответствующих вторичных обмоток тоансформаторов соединены с входом и выходом автогенераторного усилителя, а вторые выводы вторичных обмоток — с корпусом устройства, один из первых выводов первичной обмотки соответствующего трансформатора соединен с частотомером, 5