Дифференциальный пьезоэлектрическийпреобразователь

ZIP архив

Текст

ров связаны со входами смесителя, а вторые - со входами фазового детектора, выход которого соединен со вхо. - дом фильтра нижних частот, а его выход подключен ко входам усилителей, соединенных своими выходами с управляющими входами автогенераторов.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь содержит упругий элемент 1 с пьезокварцевыми резона-. торами 2 и 3, подключенными к авто- генераторам 4 и 5, и смеситель б, а также два коммутатора 7 и 8, такто" вый генератор 9, фазовый детектор 10, фильтр 11 нижних частот и два усилителя 12 и 13, нагруженных на управ ляющие входы автогенераторов 4 и 5. Входы усилителей 12.и 13 связаны с выходом фильтра 11 нижних частот, подключенного входом к выходч фазо- . вого детектора 10, входы которого Щ подсоединены ко вторым выходам коммутаторов 7 и 8, первые выходы которых нагружены на смеситель б,а первые и управляющие входы связаны соответственно с выходами автогенераторов 4 и 5 и тактового генератора 9.Упругий элемент 1 находится под действием силы и температурного поля в точке измерения. На торцовые поверхности упругого элемента укреплены пьезокварцевые резонаторы 2 й 3, испытывающие точечное нагружение. Резонаторы 2 и 3 подключены соответственно к автогенераторам 4 и 5. Одновременное воздействие силового и температурного полей изменяет резонансные частоты пьезокварцевых резонаторов 2 и 3 и, следовательно, частот генерациии Уд автогенераторов 4 и 5.= СОс С +С 40од ф С дСгде с Г - воздействующие температура и сила;- коэффициент преобразования по температуре иликоэффициент температурнойчувствительности;- коэффициенты преобразования по силе или коэффициенты силовой чувствительности.пьезоэлектрические резонаторы 2 н 3 имеют одинаковые коэффициенты преобразования к температуре, что характерно для дифференциальных устройств. Коэффициенты Е и Ц преобразования 5 по силе при дифференциальном включении должны иметь противоположные знаки, В качестве пьезокварцевых резонаторов могут быть выбраны резонаторы С-среза, имеющие высокие коэффи р циенты преобразования по силе и температуре и необходимые знаки этихкоэффициентов.Устройство работает следующим образом. Введение в устройство тактового генератора 9, двух коммутаторов 7 н 8, фазового детектора 10, фильтра 1 нижних частот и двух усилителей 12 и 13 позволяет в течение периода тактового генератора Т = 1 +измерять помимо силы Е и второй воздействующий на пьезорезонаторы 2 н 3 фактор- температуру. В первую часть периода 1 О-с.) тактового генератора 9 происходит измерение силы, когда коммутаторы 7 и 8 подключают автогенераторы 4 и 5 к смесителю б, на выходе которого выделяется частотный сигнал, пропорциональный воздействующей силеС . 1- 2-(Од -"Од)(1 "Й)Во вторую часть периода 1(с -сд) тактового генератора 9 происходйт йзмеренне температуры, когда коммутаторы 7 и 8 подключают автогенераторы 4 и 5 ко входам фазового детектора 10. В этом случае, поскольку имеется разность частот д Г, Г -1, то в устройстве наблюдается режим биений. В зависимости от знака мгновенного напряжения биений разность между частотами автогенераторов 4 .и 5 то повышается, то понижается, что приводит к неодинаковой длительности положительной и отрицательной полу- волн напряжения биений, в результате чего на выходе фазового детектора 10 образуется постоянная составляющая напряжения, которая подается через фильтр 11 нижних частот и усилители 12 и 13 с разноименными знаками коэффициентов передачи на автогенераторы 4 и 5 и снижает при определенных условиях частоту биений до нуля. В этом случае с выхода любого из автогенераторов 4 и.5 имеют частотный сигнал, пропорциональный воздействующей температуре4 -си - С-о -Год ф дГ - КсВ момент времени с срабатывают коммутаторы 7 и 8 и подключают авто- генераторы 4 и 5 ко входам фазового детектора 10, на выходе которого эа счет разности частот д Гн =1 -Гд наблюдаются биения, причем напряжение на выходе фазового детектора 10 в режиме биений содержит тем большую постоянную составляющую, чем меньше начальная расстройка а 1 н частот Г и Гд,В предлагаемом устройстве благодаря заранее известному выбору знака расстройки Ь автогенераторов 4 и 5 и разноименным знакам коэффициентов передачи усилителей 12 и 13, а следовательно, изменению в разные стороны напряжений управления и, в конечном счете, частот управляемых автогенераторов 4 и 5 в определенный момент времени также происходит взаимный захват частот Г и д . В дальнейшем возникающая при изменении воздействия силы Г дополнительная расстройкаТираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д . 4/5Заказ 631 б/55 филиал ППП "Патентп, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 вышеупомянвтых частот автогенерато- ров 4 и 5 уже относительно ЬГ приво 1 дит к изменению уровня постоянного напряжения на выходах фазового детектора 10 и фильтра 11 нижних частот. Если при возможных экстремальных расхождениях частот Г и Г, определяемых диапазонами возможных воздействующих сил расстройка, вносимая управляющими элементами 12 и 13 авто- генераторов 4 и 5, достаточна для полной компенсации этих расхождений то при включенной системе ФАПЧ напряжение на выходе фильтра 11 нижних частот всегда пропорционально воздействующей на пьезорезонаторы 2 и 3 силе Г, а следовательно, учитывая вышесказанное, частотный сигнал с выхода любого из автогенераторов 4 и 5 пропорционален воздействующей на пьеэорезонаторы дополнительно измеряемой температуре с.Таким образом, дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь позволяет измерять не только усилие, но и температуру, чем выгодно отличается от известных.формула изобретенияДифференциальный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьеэорезонатора, расположенных наупругом элементе и подключенных кдвум автогенераторам, и смеситель,о т л н ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей, в него введены цва коммутатора, тактовый генератор, фазовыйдетектор, фильтр нижних частот и дваусилителя, причем выходы автогенераторов соединены со входами коммутаторов, управляющие входы которых подключены к выходу тактового генератора, первые выходы коммутаторов связаны со входами смесителя, а вторыесо входами Фазового детектора, выходкоторого соединен со входом Фильтра 15 нижних частот, а его выход подключенко входам усилителей, соединенныхсвоими выходами с управляющими входами автогенераторов. 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9 558189, кл; С 019/08, 08.10.75.2. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М "Энергия", 1978, с. 120 (прототип),

Смотреть

Заявка

2886749, 25.02.1979

ХАРЬКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. H. E. ЖУКОВСКОГО

КОЛПАКОВ ФЕДОР ФЕДОРОВИЧ, ШЕВЕЛЕВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ, МИЛЬКЕВИЧ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ, ЧИТОВА ВАЛЕНТИНА МИТРОФАНОВНА, МЕЩЕРЯКОВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ, ШМАЛИЙ ЮРИЙ СЕМЕНОВИЧ, АНДРЕЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01L 1/16

Метки: дифференциальный, пьезоэлектрическийпреобразователь

Опубликовано: 30.07.1981

Код ссылки

<a href="https://patents.su/3-851130-differencialnyjj-pezoehlektricheskijjpreobrazovatel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Дифференциальный пьезоэлектрическийпреобразователь</a>

Похожие патенты