Акустоэлектронный датчик давления

(51 ЗОБРЕТЕН ПИСАН КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ институт ра- аучно-произмпульс" нсн ые датчики.(54) АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - увеличение чувствительности акустозлектронного датчика ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Малов В,В. ПьезорезонаМ.: Энергоатомиздат, 1989, сКолешко В.М. и др. Микпреобразователи инфо.мацистнцх акустических волнах.техника, 1985, М 9, с.17,40. давления. Он содержит два входных 2 и 3 и два выходных 4 и 5 встречно-штцревых преобразователя (ВШП). Между ними расположены вол новоды поверхностных акустических волн (ПАВ) 8 и 9, входные части которых разделены прорезью 16 в пьезоэлектрической подложке 1 и связаны через трехдецибельный направленный ответвитель 10. Входные ВШП 2 и 3, расположенные во входной части соответствующего волновода ПАВ 8 и 9, соединены с автогенератором 7. Выходные ВШП 4 и 5, расположенные в их вцходнцх частях, соединены с входами нелинейного элемента 6. Волноводное распространение ПАВ позволяет избавиться от дифракционнцх потерь и выполнить входную часть волноводов ПАВ 8 и 9 сколь угодно длинной, не увеличивая апертуру ВШП 2-5. 1 ил.Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах измерения давления,Известны акустозлектронные датчики давления, выполненные на основе резонатора поверхностных акустических волн (ПАВ), например, типа Фабри-Перро.Недостатком этих датчиков является их большая стоимость.Из известных устройств наиболее близким к заявленному является акустоэлектронный датчик давления, содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входных и два выходных встречно-штыревых преобразователя ВШП), соединенных с входами нелинейного элемента, и автогенератор.Недостатком этогодатчика является его малая чувствительность, поскольку необходимое для повышения чувствительности увеличение задержки вызывает увеличение погрешности, связанной с температурной нестабильностью свойств пьезоэлектрической подложки и флуктуациями автогенератора.Целью изобретения является увеличение чувствительности.Это достигается тем, что в акустоэлектронный датчик давления содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входнцх и два выходных встречно-штыревых преобразователя (В ШП), соединенных с входами нелинейного элемента, и автогенератор, введены два волновода поверхностных акустических волн (ПАВ), входные и выходные части которых связаны через трехдецибельный направленный ответвитель, при этом автогенератор соединен с входнцми ВШП, каждый из которых размещен во входной части соответствующего волновода ПАВ, при этом входные части волноводов ПАВ механически разделены прорезью в пьезоэлектрической подложке, а выходные ВШП расположены в вцкодных частях соответствующего волновода ПАВ,На чертеже показан предлагаемый датчик.Датчик содержит пьезоэлектрическую подложку 1, входные ВШП 2 и 3, выходные ВШП 4 и 5, нелинейный элемент 6, автогенератор 7, волноводц ПАВ 8 и 9, направленный ответвитель 10, Нелинейный элемент 6 выполнен, например, в виде детекторной секции, состоящей из диодов 11,12 и интегрирующей цепочки 13, Датчик может содержать подстроечный элемент 14, выполненный, например, в виде многополоскового ответвителя из набора металлических пленочных полосок, На краях10 пьезоэлектрической подложки 1 может бьть размещено поглощающее покрытие 15. В пьезоэлектрической подложке 1 выполнена прорезь 16,Акустоэлектронный датчик давления работает следующим образом.Переменное напряжение от автогенератора 7 синфазно подается одновременно на два входных ВШП 2,3, Злектрическийсигнал преобразуется ими в ПАВ, которыераспространяются по двум механически независимым волноводам ПАВ 8,9 по направлению к направленному ответвителю 10. Если внешнее механическое воздействие 15 отсутствует (Г =0 ), то фазы обеих волн навходе направленного ответвителя 10 равны.Поэтому напряжения и их фазы, возникающие на выходных ВШП 2,3, также равны, При воздействии на часть пьезоэлектриче ской подложки 1 в области волновода ПАВ9 внешней силы Г, в ней возникают механические деформации, приводящие к неравенству фаз двух ПАВ на входе направленного ответвителя 10, Если фаза волны в волново де ПАВ 9 отличается от фазы в волноводеПАВ 8 на +90 О, то сложение напряжений амплитуд волн после направленного ответвителя будет происходить в волноводе ПАВ 9, и на выходном ВШП 5 будет возникать 30 удвоенное напряжение. а на выходномВШП 4 в результате векторного сложения двух волн напряжение будет равно нулю, Если фаза волны в волноводе ПАВ 9 на входе направленного ответвителя 10 отлиает ся от фазы в волноводе ПАВ 8 на -90 О, тоудвоенное напряжение будет возникать на выходном ВШП 4, а на выходном ВШП 5 напряжение будет равно нулю, Модули напряжений на выходных ВШП 4 и 5 несут 40 информацию о разности фаз двух волн навходе направленного ответвителя. Напряжение с выходнцх ПАВ 4 и 5 поступает на диоды 11,12, встречное включение которых приводит к возникновению на их выходах 45 постоянных напряжений с противоположными знаками, Выходное напряжение датчика снимается с подвижного контакта потенциометра интегрирующей цепочки 13, с помощью которого осуществляется "ба лайс нуля". Подстроечный элемент 14 позволяет компенсировать технологические погрешности и обеспечивает трехдецибельную связь. Крутизна преобразования акустоэлектронного датчика давления 55 (отношение выходного напряжения к приложенной силе) зависит от его центральной части и длины входных участков волноводов ПАВ 8,9, Волноводное распространение ПАВ позволяет избавиться от дифракционнцх потерь и выполнить входную часть вол1758832 Составитель В.БанковТехред М.Моргентал Корректор М,МаксимишинецРедактор Заказ 3010 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 новодов ПАВ 8,9 сколь угодно длинной, не увеличивая апертуру ВШП 2,3,4,5 для компенсации дифракционных потерь и искажения волнового фронта, Широкополосность направленного ответвителя 10 позволяет использовать в качестве автогенератора 7 нестабилизированный источник, Идентичность входных участков волноводов ПАВ 8 9 обеспечивает термостабильность работы акустоэлектронного датчика давления.Акустоэлектронный датчик давления, выполненный в соответствии с изобретением, обладает высокой чувствительностью, лучшей, чем у аналогичных известных датчиков.Формула изобретения Акустоэлектронный датчик давления, содержащий пьезоэлектрическую подложку и расположенные на ее рабочей грани два входных и два выходных встречно-штыревых преобразователя ВШП). соединенных с входами нелинейного элемента, и автогене ратор,отличаю щийсятем,что,сцельюувеличения чувствительности, в него введены два волновода поверхностных акустических волн (ПАВ), входные и выходные части которых связаны через трехдецибельный 10 направленный ответвитель, при этом автогенератор соединен с входными ВШП, каждый из которых размещен во входной части соответствующего волновода ПАВ, при этом входные части волноводов ПАВ механиче ски разделены прорезью в пьезоэлектрической подложке, а выходные ВШП расположены в выходных частях соответствующего волновода ПАВ.