Датчик механических величин

) ДАТЧИК МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 1 Изобретение отнной технике, а торения механическихренин, .давления, п осится к иэмерительчнее - к технике иэмевеличин (силы, ускоеремещения и т,п.). Известно устройство, содержащее упругий элемент в виде балки, являющей- ся эвукопроводом для двух линий задержки поверхностных акустических волн, и импульсный электронный блок, к которому подключены входы и выходы линий задержки. Поверхностные акустические волны распространяются на противоположных поверхностях балки, поэтому при изгибе последней под действием измеряемой механической величины изменения времени задержки линий равны по величине и противоположны по знаку. Электронный блок обеспечивает поочередное пропускание импульсов через линии задержки и измерение разности задержек импульсов в них. Разность задержек пропорциональна измеряемой механической величине 1 3. Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения при больших колебаниях температуры окружающей среды.Наиболее близким к .изобретению потехнической сущности является устройст-.во, содержащее упругий элемент в виде консольно защемленной балки, на противоположных поверхностях которой размещены два тенэочувствительных элемента ов виде линий задержки поверхностных акустических волн (эвукопроводом явля ется балка), два генератора, в которых частотозадающими элементами являются линии задержки, смеситель, к входам которого подключены выходы генераторов, фильтр разности частот генераторов, подключенный к выходу смесителя, и оконечные элементы, В результате изгиба балки под действием измеряемой механической 20величины времжа задержки линий получают равные .по величине и противополож: ные по знаку изменения. Это приводит к соответствующим изменениям частот ге9763 3неуаторов. Частота сигнала на выходе фильтра разности частот генераторов пройорциональна измеряемой механической величине2 3 .Недостатком известного устройства б является значительная температурная погрешность измерения.Целью изобретения является уменьшение температурной погрешности датчика.Поставленная цель достигается тем, 1 О что в датчик механических величин, с( держащий упругий элеыент, два тензофф: . ствительных элемента на основе поверхностных акустических волн, размещенных в зонах упругого элемента, противополож- цых по знаку деформации и включенных в частотно-задающие цепи двух генераторов, смеситель,входы которого подключены к выходам генераторов, фильтр разности частот генераторов, вход которого щ подключен к выходу смесителя, введены фильтр суммы частот генераторов, вход которого подключен к выходу смесителя, преобразователь частоты в напряжение, вход которого подключен к выходу фильт ра суммы частот генераторов, нагревательный элемент, термически связанный с упругим элементом, регулятор температуры нагревательного элемента, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в нрряжение, причем заданные девиации частот генераторов под действием измеряемой механической величины выбраны равными по абяоЛютному значению и противоположны,Эб ми по знаку.На чертеже изображена схема датчика : ускорения.Датчик ускорения содержит упругий элемент в виде балки 1 из пьеэоэлектри 46 ческого материала, консольно заделанной в основание 2, на свободном конце которой закреплена инерционная масса 3, На противоположных поверхностях балки 1 сформированы две линии задержки поверхностных акустических волн, содержащие4 Я входные. 4 и 5 и выходные 6 и 7 пленочные встречно-штыревые преобразователи.Два усилителя 8 и 9 подключены входами к сигнальным выводам 10 и 11 выходных преобразователей 6 и 7, а выходы - к сигнальным выводам 12 и 13 входных преобразователей 4 и 5. Усилители 8 и 9 вместе с подключенными к ним линиями задержки образуют генераторы. Входы смесителя 14 подключены к выходам генераторов, фильтр 15 разности и фильтр 16 суммы частот генераторов подключены входами к выходу сме 11: фсителя 14, преобразователь 17 частотыв напряжение входом подключен к выходуфильтра 16 суммы частот генераторов,регулятор 18 подключен управляющимвходом к выходу преобразователя 17 частоты в напряжение, нагревательный элемент 19 подключен к регулятору 18 и кисточнику питания Е,Поверхностные акустические волныраспространяются в линиях задержки поповерхностям балки 1 в областях между,входными 4 и 5 и соответствующимивыхоцными 6 и 7 преобразователями.Направления распространения указаныволнистыми стрелками. Возбуждение иприем поверхностных акустических волн.осуществляется входными 4 и 5 и выходными 6 и 7 преобразователями соответственно. При наличии ускорения а балка1 прогибается. При прогибе балки 1средние значения механических напряженийв областях расположения линий задержкиравны по величине и противоположны познаку. При этом полезные изменения времен задержки линий за счет эффекта тензочувствительности поверхностных акустических волн и соответствующие изменениячастот генераторов также равны по величине и противоположны по знаку, а частота сигнала на выходе фильтра 16 суммыРавна удвоенной начальной частоте генераторов и не зависит от ускорения, Вместе с тем температурное изменение задержки линий приводит к равным по величине и одинаковым по знаку изменениямчастот генераторов и к удвоенному изменению частоты сигнала на выходе фильтра 16 суммы. В результате напряжениена выходе преобразователя 17 изменяется и через регулятор 18 управляет током нагревательного элемента 19. Характеристики преобразователя 17, регулятора 18, нагревательного элемента 19 инапряжение источника питания Е выбранытак, что в датчике осуществляется,автоматическая коррекция стабильной температуры балки 1, термически связанной снагревательным элементом 19. Уровеньтемпературы стабилизации должен бытьвыше максимальной температуры окружающей среды. На выходе фильтра 15разности выделяется выходной сигналдатчика, частота которого прямо пропорциональна измеряемому ускорению.Предлагаемое устройство технологично и имеет высокую воспроизводимостьхарактеристик и на порядок меньшуютемпературную погрешность, чем известные,5 976311 6ф о р м у л а и з о б р е т е н и я,ду фильтра суммы частот генераторов,нагревательный элемент, термически свядатчик механических величин, содер- занный с упругим элементом, регуляторжаший упругий элемент, два тензочувст- температуры нагревательного элемента,вительных элемента на основе поверхност Ю управляюший вход которого подключен кных акустических волн, размешенных в выходу пРеобразователя частоты в назонах упругого элемента, противополож- пряжение, пРичем заданные девиации чаных по знаку деформации и.включенных стот генераторов под действием измеряев частотно-зацаюшие цепи двух генерато- мой механической величины выбраны равров, смеситель, входы которого подклю Ь,ными по абсолютному значению и протичены к выходам генераторов, фильтр раз- воположными по знаку,ности частот генераторов, вход которогоподключен к выходу смесителя, о т л и - Источники информации,ч а ю ш и й с я тем, что,с целью умень- принятые во внимание при экспертизешения температурной погрешности, в него ф 1. Патент Великобританиивведены фильтр суммы частот генераторов, Х, кл. 6 1 й, 09,04,74,вход которого подключен к выходу смеси. Патент Великобританиителя, преобразователь частоты в напря- Ио 1432818, кл, Н 4 2, 24.10.72жение, вход которого подключен к выхо-(прототип).Составитель В, ГодзиковскийРедактор Л. Гратилло ТехредЖ,Кастелевич Корректор М, КостаЗаказ 8993/69 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП фПатент" г, Ужгород,.ул. Проектная,.4