Частотный датчик давления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) Я О и) 1/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВЕБ:К;:;Л Бюл, онов и 88.8) н Д.И. ляир е", 19 е свид С 01 Ь П.Осадч на Е.Н., вания.М.606-607. во СССР 1975 Кос егули5, с. тельст 9/12,(54)(57)содержащичастотныйдвумя коалиндрами,из которых АСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДА объемный сверхвы резонатор, образо сиально расположе торцовая стенка в выполнена в виде ВЛЕНИ анныйными цешнегомембра+сОих ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(прототип). його упругого чувствительного элемента, образующего с торцовым второгоцилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний,о т л и ч.а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности эа счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту,в нем система возбуждения колебанийвыполнена в виде триодного сверхвысокочастотного генератора с катоднымрезонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр,сеткой, выполненной на торце второгоцилиндра, и анодом, совмещенным смембранным упругим чувствительным ээлементом.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частностик частотным датчикам абсолютного дав-,ления с промежуточным преобразованиемдавления в перемещение подвижногоэлектрода.Известны датчики давления с механотронным преобразователем перемещения подвижного электрода в электрический сигнал, в которых под действием измеряемой величины изменяютсярасстояние и ток между электродамимеханотрона (1).При высокой чувствительности этиустройства обладают невысокой точностью и малым динамическим диапазоном из-за влияния на ток лампы множества побочных Факторов(вибрация,режим питания лампы, внешние поля,радиация и т.д.),Кроме того, известные устройства 20не обеспечивают на выходе частотныйсигнал.Наиболее. близким к изобретениюпо технической сущности являетсячастотный датчик давления, содержащий 5полый цилиндрический корпус с мембраной на торце, в котором коаксиально размещен второй цилиндр, Междумембраной и торцом второго цилиндраобразуется конденсатор, включенный вцепь объемного сверхвысокочастотноге(СВЧ) резонатора, представляющего собой полость между стенками цилиндров 2) .35В резонаторе возбуждаются СВЧ колебания за счет генератора, соединенного с СВЧ резонатором кабельнойлинией.Недостатком такого устройства является существенное влияние параметров линии связи генератора с резонатором на точность, особенно при значительном изменении выходной частоты датчика.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту.Указанная цель достигается тем, что в частотном датчике давления, содержащем объемный СВЧ резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного 55 элемента, образующего с торцом второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, упомянутая система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного СВЧ. 60 генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и ано дом, совмещенным с мембранным упругим чувствительным элементом.На чертеже приведена конструкция датчика, разрез.Датчик образован тремя коаксиальными цилиндрами 1, 2 и 3, мембранным упругим чувствительным элементом 4.и настроечным поршнем 5. Цилиндр 2 имеет на торце мелкоструктурную сетку б, которая образует с торцом 7 цилиндра 3 и совмещенным с мембраной 4 анодом 8 триодный СВЧ генератор, представляющий трехэлектродную СВЧ лампу 9.Лампа взаимодействует с анодно-сеточным СВЧ резонатором 10. и катодным резонатором 11, которые образованы по верхностями цилиндров 1,2 и 3, плоскостью мембраны 4, торцовыми стенками 12, 13 и 14 и настроечйым поршнем 5. Для съема колебаний в полость резонатора 10 введен элемент связи 15 с гермовводом 1 б. За счет диэлектрической втулки 17 обеспечивается герметизация полостей резонаторов 10 и 11 для вакуумирования лампы 9.Торцовая стенка 7 служит катодом лампы 9, подогреваемым нитью накала 18, Втулки 19, 20, изоляционные слои 21, 22 и 23 совместно с торцовыми стенками 12, 13 и 14 необходимы для подачи питания на лампу 9 и разделения путем токов СВЧ и питаиия. Тяги 24 служат для настройки катодного резонатора при изготовлении датчика.Датчик работает следующим образом.При включении питания в системе лампы 9 - резонаторы 10 и 11 возбуждаются СВЧ колебания и подаются через элемент 15 на выход датчика, Частота колебаний зависит от емкости мЕжду анодом 8 и сеткой б, частично от емкости между анодом 8 и катодом 7. Измеряемое давление деформирует мембрану 4, при этом изменяются анод- но-сеточная и анодно-катодная емкости, что приводит к изменению выходной частоты датчика.Коэффициент преобразования прогиб.а мембраны 4 в частоту может быть выбрач в пределах О, 1-2 МГц/мкм при выходной частоте датчика в пределах 0,2-5 ГГц соответственно. Коэффициент преобразования давления в частоту зависит о от параметров мембраны 4.Погрешность датчика без учета несовершенств мембраны 4 может находиться в пределах (1,5-10) 10За счет исключения элементов связи генератора с резонатором существенно возрастает точность измерения и динамический диапазон выходного сиг" . нала. Кроме того, размещение генератора СВЧ внутри резонатора существенно повышает помехоустойчивость и упЗаказ 4969/31 Тираж 823Подписное ВНИИПИ Государствениого комитета СССРрощает конструкцию датчика. Датчикпригоден для непосредственной радиопередачи выходного сигнала на вторич 4ную аппаратуру в СВЧ диапазоне приподключении к его выходу передающейантенны.