Датчик давления на поверхностных акустических волнах

Ю ИИ СНИХ РЕСПУБЛИ 22/40-23 ,83.84.Бюл. В 47кпамбетов, К.в и В.Г.Ржано17.084.2.082,(21) 3623 (22) 15.0 (46) 23. 1 (72) В.Б.А Г.Н.Галан (53) 621. Брицын 088. 8) кус тоэлектр он"Советское 226-228 НА ПОВЕРХ- Х, содер- отозадаю(54)(57) ДАТЧИК ДАВНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСжащий автогенераторщнм элементом, выппьезоэлектрическойной грани которойа на противоположн ЛЕНИЯ КИХ ВО с ч лнен пласым в видеины, на оД ыполнена выемка, й грани располоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС(прототип). Н 9/00 // С 01 Ь 11/00 жены два встречно-штыревых преобравателя поверхностных акустических волн, размещенные в одном акустическом канале и подсоединенные к авто- генератору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых давлений,. выемка в пьезоэлектрической пластине выполнена с поперечным сечением в форме прямоугольника, две стороны которого параллельны электродам встречно-штыревого преобразователя и полностью перекрывают акустический канал по апертуре,.а глубина выемки постоянна по апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении,Ф перпендикулярном электродам встречноштыревого преобразователя, уменьшаксь от центральной области вЫемки к в ее периферии.1 . 11310Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчйкам давления жидких и газообразныхсред.Известны датчики давления на поверхностных акустических волнах (ПАВ),содержащие автогенератор с частотозадающим элементом, выполненным ввиде линии задержки или резонаторана ПАВ 11 ,10Недостатком данных датчиков давления на ПАВ является узкий диапазонизмеряемых давлений.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является датчик 15давления на ПАВ, содержащий автогенератор с частотозадающим элементом;выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на одной грани которойвыполнена плоская цилиндрическая 204выемка, образующая плоскую круглуюмембрану, а на противоположной гранирасположены два встречно-штыревыхпреобразователя (ВШП) ПАВ, размещенные в одном акустическом канале и ,25подсоединенные к автогенератору 2Недостатком известного датчика давления на ПАВ является узкий диапазон измеряемых давлений, обусловлен 30 ный тем, что в круглой жестко защемленной мембране (с низким коэффициентом защемления) наличествуют облас" ти с противоположными по знаку дефор" мациями, .что приводит к компенсации реакции мембраны на внешнее воздейст-З 5 . вие. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений.Поставленная цель достигается тем,40 что в датчике давления на ПАВ, содержащем автогенератор с частотозависимым элементом, выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на одной грани которой выполнена выемка, 45 а на противоположной грани расположены два ВШП ПАВ, размещенные в одном акустическом канале и подсоединенные к актогенератору, выемка в пьезоэлектрической пластине выполнена с попе речным сечением в форме прямоугольника, две стороны которого параллельны электродам ВШП и полностью перекрывают акустический канал по апертуре, а глубина выемки постоянна по 55апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, уменьшаясь от центральной области выемки к ее периферии.На фиг. 1 изображен датчик давления на ПАВ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на Фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.Датчик давления на ПАВ (фиг. 1) содержит автогенератор 1 и частотозадающий элемент, выполненный в видепьезоэлектрической пластины 2, наодной грани которой выполнена выемка 3, (фиг. 2 а, б), а на противоположной грани расположены два ВШП 4 и подсоединены к автогенератору. Выемка 3 имеет поперечное сечение вФорме прямоугольника (пунктир на .фиг. 1), две стороны 5 и 6 которогопараллельны электродам ВШП 4 и полностью перекрывают акустический канал по апертуре, а две другие стороны 7 и 8 перпендикулярны электродам ВШП 4. Глубина выемки 3 постоянна по апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, уменьшаясь от центра к периферии выемки (Фиг. 2 а, б).Датчик давления на ПАВ работает следующим образом.В отсутствие внешнего воздействия (давления) на мембрану, образованную выемкой 3 в пьезоэлектрической пластине. 2, частота автогенератора неизменна и определяется тбпологией ВШП 4 и скоростью ПАВ в материале пьезопластины 2. При приложении внешнего воздействия (давления) к мембране,.образованной выемкой 3 в пьезоэлектрической пластине 2, частота автогенератора изменяется вследствиеизменения скорости ПАВ за счет вклада нелинейной упругости материала пьезопластины 2, а также частично за счет искривления звукопровода изза прогиба мембраны и за счет изменения расстояния между ВШП 4, При этом изменение частоты автогенератора однозначно связано с изменением измеряемого давления, что позволяет по изменению частоты автогенератора измерять величину давления, воздействующего на чувствительный элемент (мембрану) датчика. Выполнение в пьезоэлектрической пластине выемки, имеющей прямоугольную форму, с изменяемой глубиной в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, и описанной ориентацией/43 Тираж 861ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж, Р Подпискомитета СССРоткрытийушская наб., д. 4 е Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная 3 1131по отношению к ВШП, образующей прямоугольную мембрану с увеличивающейсяв направлении акУстической оси отцентра к периферии толщиной, позволяет в сравнении с круглой мембранойувеличить коэффициент жесткости защемления мембраны и, тем самым,уменьшить размер области мембраны сдеформацией противоположного знака,024 4что в конечном итоге расширяет диапазон измеряемых давлений,Дополнительным достоинством пред.лагаемого датчика давления на ПАВявляется его более высокая техноло"гичность в сравнении с датчиком скруглой мембраной и, как следствие,более высокий процент выхода годныхизделий при массовом производстве.