Устройство для измерения температуры

Союз Советских СоЧиапистическмк Республик(23) ПриоритетОпубликовано 301080. Бюллетень М 40Дата опубликования описания 301080 С 01 К 11/24 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Б.Н. Канев и А.Н, Рождественский Омский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для температурных измерений в машиностроении и авиационной технике.Известно устройство для измерения 5 температуры, термочувствительный элеиент которого выполнен в виде магнит. ной гибкой диафрагмы, на поверхности которой расположены преобразователи поверхностных акустических волн,под ключенные ко входу и выходу усилителя, т.е. в цепь положительной обратной связи 11.Такое устройство является автогенератором,частота колебаний которого 15 зависит от температуры.Указанному устройству присущи большие шумы вследствие низкой эквивалентной добротности акустического тракта. 20Из известных наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, основанное на принципе поверхностных акустических волн, содержащее пъеэоподложку с на несенными на ее поверхности приемным и передающим встречно-штыревыми преобразователями акустических поверхностных волн и усилитель, вход и выход которого подключены соответ ственно к приемному и передающемупреобразователям 2,Меняя соотношение амплитуд сигналов от приемных преобразователей(например, с помощью потенциометра),сдвинутых один относительно другоговдоль направления распространенияакустических поверхностных волн начетверть длины волны, можно менятьчастоту автоколебаний генератора.Однако шумы такого генератора велики,они вызваны низкой эквивалентной добротностью линии задержки и большимкоэффициентом усиления усилителя изза потерь при распространении акустических поверхностных волн.Цель изобретения - повышение точности измерений путем снижения шумовустройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство введены второй усилитель, фазовый детектор, блок управления и два управляющих электрода,нанесенные между приемным и передающим встречно-штыревыми преобразователями с обеих сторон пьезоподложки,причем первый вход фазового детектора через второй усилитель подключенк приемному преобразователю, второйвход фазового детектора - к передаю 775637щему преобразователю, а выход фазово"го детектора через блок управленияподсоединен к управляющим электродам,На чертеже изображена схема устройства для измерения температуры.Устройство включает н себя пьезоподложку 1, выполненную например,из пьезокварца или ниобата лития,всТречно-штыревые преобразоватепи 2(ВШП), нанесенные на широкую граньпьезоподложки, управляющие электроды 3, которые нанесень с двух сторонширокой грани пьезоподложки междуВШП, усилитель 4, вход и выход которого подключены соотнетстненно кприемному и передающему ВШП, усилитель 5, вход которого подключен кприемному ВШП, фазовый детектор 6,первый вход которого подсоединенчерез усилитель 5 к приемному ВШП,авторой вход - к передающему ВИП.Выход фазового детектора 6 через блок7 управления подключен к управляющимэлектродам 3, Блок управления можетбыть усилителем постоянного тока клиусилителем с определенной полосойпропускания. (Конкретные его технические характеристики зависят от заданных технических требований наустройство). Блок управления служитдля пропорционального усиленкя напряжения фазового детектора, т.е.для создания потенциала на управляющих электродах, например, 0-30 В,Работает устройство следующим образом.При подаче переменного напряжения на ВНП н пьезоподложке 1 возбуждаются акустические поверхностныеволны, которые распространяютсявдоль пьезоподложки и преобразуютсяв электрический сигнал во второмпреобразователе. Здесь образуетсялиния задержки, величина которой определяется скоростью распространенияповерхностных акустических волн ирасстоянием между ВШП. Ослабленныйсигнал усиливается усилителем 4 иснова подается на ВШП, Таким образом получается замкнутое кольцо автогенератора, где положительная обратная связь осуществляется черезлинию задержки. При изменении температуры (пьезоподложки) меняется скорость поверхностных акустическихволн, что пркводит к изменению частоты колебаний антогенератора,Это устройство преобразует изменения частоты колебаний температуры(пьезоподложки) в изменения частотыколебаний автогенератора. Стабильность колебаний генератора определяется эквивалентной добротностью линии задержки, Фазы колебаний навходе к выходе линии задержки сравниваются на Аазоном детекторе 6, аусилитель 5 необходим для компенсации потерь сигнала в линии задержкиНа выходе фазового детектора б выра.батынается сигнал ошибки, которыйусиливается блоком 7 управления иподается на управляющие электроды 3для компенсации возникшего рассоглашать потенциал на электродах 3, На температурные изменения цепь автоподстройки (5,. 6, 7) реагировать небудет, так как сдвиг фаз от температуры меняется весьма медленно и,следовательно, этот сдвиг будет находиться за пределами чувствительностифазового детектора, Таким образом,медленные дестабилизирующие процессы (температурнь 1 е) цепь автоподстройкк отрабатывать не будет. Не будетона отрабатывать и очень быстрыескачки фазы кз-за определенной инерционности самой цепи антоподстройкифазы, связанной с конечным временемраспространения сигнала в ликии задержки.Для повышения быстродействия устройства ВШП келатепьно сблизить,т.е, сократить время задержки сигнала, а для формирования более узкойспектральной линии автогенераторного датчкка температуры необходимораздвигать ВШП, т,е, Увеличивать расстоянке между преобразователями, Выбор расстояния между преобразователямк занксит от конкретных технических применений устройства: диапазона измеряемых температур, требований к чистоте спектра и т,д,Данное устройство, кмея болеенизкий уровень шумов на выходе и высокую стабильность, позволяет снизить требования к точности измерительной аппаратурь:, что удешевляетстоимость измерительного комплексакроме того, уменьшение уровня шумовдля управляющих систем технологкческими процессамк дает нозможностьпонысить точность управления, снизитьпроцент брака. Уменьшение шириныспектральной линии таких антогенераторных датчиков температуры позволяет повысить точность температурных измерений. 4 О бО Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее пьезоподложку с сования, т.е. Устрокство компенсирует броски фазы автоколебаний генератора,При подаче потенциала на электроды 3 меняется упругость звукопровода (пьезоподложки) н области электродов, что приводит к изменению ско рости поверхностных акустических волн, а следовательно, к к кзменению частоты колебаний антогенератора.Для лучшего управления (для расширения диапазона управления) желательно снижать толщину пьезоподложки и лсвы775637 а Составитель Г. МухинГрузова Техред Н. Бабурка Корректор И. Муска дакт Подлтета СССкрытий/57 Тираж 713 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, -35, Раз 77 ом ская 4илиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная,нанесенными на ее поверхности приемным и передающим встречно-штыревымипреобразователями акустических поверхностных волн и усилитель, вход ивыход которого подключены соответст-венно к приемному и передающему преобразователям, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений путем снижения шумовустройства, в него введены второйусилитель, фазовый детектор, блок управления и два управляющих электрода, нанесенные между приемным и передающим в .тречно-штыревыми преобразователями с обеих сторон пьезоподложки, причем пэрвый вход фазовогодетектора через второй усилитель подключен к приемному преобразователю, второй вход фазового детектора подключен к передающему преобразователю, а выход фазового детектора через блок управления подключен к уп равляющим электродам.источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ридер и Каллен. Датчики давления и температуры, использующие по 1 ф верхностные акустические волны,труды ИИЭР, т. 64, У 5, 1976, с. 226, рис. 1.2Заявка ВеликобританииР 1470055, кл, Н 03 Н 9/30, опублик. 5 1973 (прототип).