Измерительный частотный преобразователь

(54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт, св. У 879333, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения исследуемых параметров, в него введены третий пьезорезонатор, входящий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третий смеси. тель, причем третий пьезорезонатор подключен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя, второй вход которого соединен с выходом источника эталонной частоты, а выход подключен к блоку разделения сигналов,(61) 879333 (21) 347.3446/ (22) 22,07.82 (46) 23,01.84 (72) В. Я. Ба велев, В. А, П 0 Бюл. И 3жин, Ф, Ф. Колпаков, В, Асарев и Ю. С. Шмалий 71) Харьковский орденаый институт им. Н. Е, Ж53) 536.53 (088.8) енина авиацион- уковскогд кое свидетельство СССР6 01 К 7(32, 1979 (прототип(56),1, Авто И 0 879333, к ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП"ИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к технике измерения неэлектрических величин и может бытьиспользовано прн построении телеметрическихсистем одновременного контроля силовых итемпературных воздействий на исследуемыйобьект,По основному авт. св, Х 879333 известенизмерительный частотный преобразователь, со.держащий двухпараметровый частотный датчик с двумя акустически развязанными пьезорезонаторами, выполненными на однойпьезокварцевой пластине и подключеннымик первому и второму автогенераторам соответственно, первый и второй смесители,источник эталонной частоты, блок разделениясигналов, формирователь временных интерва.лов и два реверсивных счетчика, причем выходы первого и второго автогенераторов че.рез соответствующие смесители подключенык блоку разделения сигналов, выходы источника эталонной частоты соединены с входами первого и второго смесителей, блокаразделения сигналов, связанного выходами ссоответствующими информационными входами первого и второго реверсивных счетчиков 1 .Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерений из.за отсутствия учета в устройстве приращений коэффициентов силовой и температурной чувст.вительности под действием измеряемых темлератур и силовых полей соответственно,Целью изобретения является повышениеточности измерения исследуемых параметровпутем более точного учета значений коэф-.фициентов силовой и температурной чувствительности,Поставленная цель достигается тем, что визмерительный частотный преобразовательвведены третий пьезорезонатор, входящий всостав двухпараметрового датчика, третийавтогенератор и третий смеситель, причемтретий пьезорезонатор подключен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя,второй вход которого соединен с выходомисточника эталонной частоты, а выход подключен к блоку разделения сигналов,На фиг,1 показана функциональная схемаизмерительного частотного преобразователя;на фиг, 2 - одна из возможных конструкций двухпараметрового частотного датчика;на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.2.Измерительный частотный преобразовательсодержит двухпараметровый частотный датчик 1, в состав которого входит пьезокварцевая пластина с тремя акустически,развязанными между собой пьезорезонаторами 2 - 4, три автогенератора 5 - 7, три сме. сителя 8 - 1 О, источник 11 эталонной частоты, блок 12 разделения сигналов, формиро.ватель 13 ьременных интегралов и два ре.версивных счетчика 14 и 15.Лвухпараметровый частотный датчик 1 со.держит корпус 16 и изготовленные за оц.но целое с ним мембрану 17 и поддержи.вающие мембранные стойки 18, В корпусе16 на поддерживающие мембранные стойкиО 18 устанавливается пьезокварцевая пластина19 (1.С-срез) с тоемя парами круглыхэлектродов 20. Круглые электроды 20 нане.сены на пьезокварцевой пластине 19 так,чтобы резонаторы 2 - 4 были акустическиразвязаны (отсутствовала воэможность захва.та частот) и их центры были расположеныопод углом 120 относительно центра пьезокварцевой пластины 19, что необходимо дляобеспечения разных по величине и знакукоэффициентов силовой чувствительностикварцевых резонаторов. В процессе сборкидвухпараметрового частотного датчика 1 намембрану воздействуют давлением, приэтом поддерживающие мембранные стойкиотклоняются в стороны и в них вставля.ется пьезокварцевая пластина, причем такимобразом, чтобы ось каждого резонатора проходила через центр поддерживающей мембран.ной стойки 18 и центр пьезокварцевой плас.тины. При снятии давления пьезокварцепластины. При снятии давления пьезокварцевая пластина оказывается зажатой в трехподцерживающих мембранных стойках. Приизмерении воздействующего давления Р происходит изменение сжимающихся усилий Е,пропорциональных давлению и прикладываемых к каждому резонатору (эффект тензочувствительности); Воздействие температурыТ на кварцевые резонаторы происходит че.рез мембрану контактным путем и путем40 радиации (эффект термочувствительности).Измерительный частотный преобразовательработает следующим образом,Двухпараметровый частотный датчик 1 находится под одновременным воздействиемсилового и температурного полей. Автоге.иераторы 5 - 7 генерируют сигналы с частотами50Ь =Ь)+ у 0.Я ф йп 6-"ф )+-)(-)А" зо+ ХаГ Ж о.ф Оз Т-;,)+фзтвР г ( М,- частота первого, второго и третьего автогене.раторов соответственнов реперной точке 20(= 1, 2, 3).Эти сигналы подаются на смесители 8 - 10, где смешиваются с эталонной частотой а . поступающей с выхода источника 11 эталонной частоты. Разностные частотыЛ Л о Ъ ж)а =1 я-оЮ:га =Ь,, подаются в блок 12 разделения сигналов.Решение системы уравнений (4) - (6) может быть представлено в виде Р ГЛ -ТРа+ ТРЬ д) 7": -Ч,Д л %1 -ТьЪ (ь)35 где 1=Л 2 6) - постоянные коэффициенты (временные интервалы) Рл = Ь (Оу Фу р 1 = д М Ье З д Ьлт 2 тр т - д-" (с,аф Т =д".(о сфОс аЪ зтггй;- Сат Олпу);-а,а,д+азгй,а-оаД,Оо)Перед началом измерений по известным/коэффициентам термочувствительности С 6.тенэочувствительности С, температурнымкоэффициентам тензочувствительности К,силовым коэффициентам термочувствительЕности Кд расчитываются времени Я; всоответствии с уравнениями (9) и (10).Формирователь 13 временных интервалов на.страивается на формирование временных ин.тервалов по сигналу "Пуск". В течение времени Тимпульсы частоты Ф подают.ся на вход реверсивного счетчика 14, гдесчитываются на суммирование. В течение вре.мени Т импульсы частотыподаютсягна.реверсивный счетчик 14, где считываютсяна вычитание. В течение времени Чз импульсы частоты г подаются на реверсив.ный счетчик 14, где считываются на суммирование. Аналогичным образом происходит считывани импульсов частот .1=л г, и Р втоЛу 2рым реверсивным счетчиком 15 согласноуравнению (8). Результат, записанный в реверсивных счетчиках 14 и 15, представляетсобой двоичный код параметров Р и Ч .Причем в соответствии с алгоритмом вычисления (7) - (8) приращение на единицу млад.шего разряда в двоичном коде соответствуетприращению температуры и силы на 1 С и1 Н, следовательно, погрешность измеренияи силы составляет 1 С и 1 Н, Для уменьшения погрешности измерения температурыи силы соответственно в и и п 1 раз необ.ходимо увеличить времена измерения ТТ и7 з в г раз, а Ч 7 в и га - в, п раз,Наличие в предлагаемом измерительномчастотном .преобразователе третьего пьезорезо.натора, третьего автогенератора и третьего40,смесителя выгодно отличает его от извест.ного,. так как позволяет повысить точностьизмерения исследуемых параметров. На краях динамических диапазонов измеряемыхтемператур и давлений, т.е. в точках, наи 45 более удаленных от реперной точки, точностьизмерения увеличивается примерно в 4 раза,1068739 13 Ю 31 /8 Корректор А. ТяскоБугир едакт исное по делам изобретении и открытии3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн аз 11450/35ВНИИП оставитель В. Куликов ехред М.Тепер Тираж 823 дарственного комитета ч