Измерительное устройство на основе колебательной системы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Свветскнх Соцнапнстнческнх Республик(23) ПриоритетОпубликовано 1510.79 Бюллетень йо 38Дата опубликования описания 18.1 0.79 я)м, к,С 01 Р 21/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) ИЗИЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕИИ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в метеорологии и гидрометрии для измерения давления и температуры.Известны измерительные устройства на основе колебательной системы, содержащие колебательную систему, устройство возбуждения колебаний и устройство измерения параметров коле баний 1.В этом устройстве с помощью авто- генератора возбуждаются резонансные колебания кварцевого пьезоэлектрического резонатора, резонансная час тота которых меняется под действием измеряемой величины - силы, Автогенератор связан с устройством измерения параметра колебаний, состоящим, иэ умножителя частоты и измерителя 20 частоты. Умножитель частоты умножает изменение частоты в заданное число раз, а измеритель частоты измеряет этоизменение. На выходе устройства регистрируются непосредственно значения силы.Однако эщественнуюсвязанную с то устройство имеет супогрешность измерения, температурным воздействи 3 Известны также датчики давления и температуры, вкоторых имеются три автбгенератора, связанные с тремя пьезоэлементами А,В и С, Пьезоэлементы А и В обладают существенно различными температурно-частотными характеристиками, а пьезоэлементы В и С по возможности тождественны, Соответствующие автогенераторы А и В связаны со смесителями частоты, смеси- тель - с умножителем частоты, а последний - с измерителем частоты. Смеситель, умножитель и измеритель. частоты образуют устройство измерения параметров колебаний. Автогенераторы В и С, второй смеситель, второй умножитель и второй измеритель частоты образуют второй измерительный канал аналогичный первому 21.Недостатки этого устройства связа - ны с наличием погрешности, возникающей,при измерении давления из-за недостаточной компенсации температурных воздействий. Это вызвано неизбежным различием температуры пьезоэлементов В и С,вследствие их пространственной разнесенности, а также неизбежным различием их свойств, а следовательно, и зависимостей частота-температура.691690 Цель изобретения - уменьшениепогрешности измерений путем точногоучета взаимного дестабилизирующегоего воздействия измеряемых величинна характеризующие их параметры.Это достигается тем, что в устройстве на основе колебательной системы, содержащем пьезоэлектрический.резонатор - колебательную систему,автогенераторы, каждый из которыхчерез соответствующий измерительпараметров колебаний связан с общим.устройством для обработки информации,все автогенераторы соединены с однимпьезоэлектрическим резонатором.Обозначим измеряемые величины через(5Х, Х, Х; а измеряемые параметры колебаний для и различных видов колебаний через Р, Р 2, Ри,Эная вид функций Р 1=11 (Х,Х -,Х и) получаем: систему уравне,ий, .й(ХХ Х )Р - Г (Х Х Х)йа(измерены). Решая эту систему получаем следующую систему уравненийХ = Р 1(Р, Р Рп30Х= Р (Рф Рр , Рп)(2)Хи = Рп(Р Р , Рп)Таким образом каждая из измеряемыхвеличин Хявляется заданной функцией З 5Р непосредственно измеряемых параметров Р Рд, Р. Поскольку рассматриваются различные виды колебанийодной и той же колебательной системы, значения"измеряемых величин 40ХХ ,Х и во всех уравненияхсистемы уравнений (1) одни и те же,Таким образом устраняется пространственная разнесенность колебатель ных систем.На чертеже представлена структурная схема устройства для измерениятемпературы и давления.Устройство содержит колебательнуюсистеМу 1 (кварцевый пьеэоэлектрический -.резонатор АТ-среза), связанныйс, устройствами возбуждения колебанийавтогенераторами 2 и 3, устройстваизмерения параметров колебаний -измерители частоты 4 и 5, соединенные соответственно с автогенераторами 2 и 3 и устройство обработки информации - микропроцессор б, связанный с измерителями частоты 4 и 5.В случае измерения одной величины,например давления, устройство обращ ботки информации может состоять издвух умножителей частоты и смесителя.Устройство работает следующимобразом,Автогейераторы 2 и 3 осуществляютодновременное возбуждение аидов колебаний С и В кварцевого пьезоэлектрического резонатора 1, Относительно кварцевых пьезоэлектрическихрезонаторов (срезов х3 /+Э и среза АТ) известно, что если конфигурация электродов обеспечивает направление вектора напряженности электрического поля параллельное плоскостибольших граней пьезоэлемента, но непараллельное кристаллографическимосям Х и 2 , то возможно возбуждениедвух видов толщинных колебаний С иВ, Резонансные частоты Г и Гс Вэтих видов колебаний являются, измеряемыми параметрами колебаний. Измери.тели частоты 4 и 5 производят измерение частот Г и Гв соответственно. Микропроцессор б, используя заданные значения К и Йс полученныевс измерителей частоты 4 и 5, вычисляет по данным функциям этих величинзначения измеряемых величин Р и ьТ,В связи с точным учетом влияния,дестабилизирующих величин (в первуюочередь температуры) на измеряемыйпараметр ко)тебательной системою, характеризующий измеряемую величину, погрешность измерения при использованиипредложенного устройства существенно уменьшается.Формула изобретенияИзмерительное устройство на основе колебательной системы, содержащее пьезоэлектрический резонатор - колебательную систему, автогенераторы, каждый из которых через соответствующий измеритель параметров колебаний связан с общим устройством для обработки инФормации, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений путем точногоучета взаимного дестабилизирующеговоздействия измеряемых величин на характеризующие их параметры, все автогенераторы соединены с одним пьезоэлектрическим резонатором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СИА Р 3274828,кл.73-517, 1 966.2. Патент СНА Р 3355949,кл. 73-345, 1967 (прототип).691690 Составител Техоед И.К Костин В,емец Корректоо Задерновская ль тор Заказ 6201 ное 4- с.йз тецЫ31 тираж 866 ПодписЯИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и откоытий113035, Москва, 3 К, Рауюская наб., д /5филиал. ППП Патентф, г. Ужгоооп, ул, Ппоо."гд т",1