Датчик температуры

союз советснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИН 12347 594 60 К 11/2 фвФ ОПИСАН ТЕНИЯ ВИДЕТ а Ленинам. Н.Е,ЖуковЕ.А,МилькеЕ.Сычев ич льство СССР /24, 980. змер поль ур вссуда ственный номитет сссрпо делдм изов етений и отнтий(7) Харьковский ордавиационный институтского(5) Изобретение относитсятельной технике; может бытьзовано для измерения темперокружающей среды и параметр раций объекта, на котором установлен датчик температуры. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит линию задержкина поверхностных акустических волнах с передающим 2 и приемным 3 встречно-штыревыми преобразователями, встречно- штыревой преобразователь 4, усилители.5,и 9, детектор 8, сумматор О и инвертор )1. Введение новьк злементов и образование новых связей между элементами устройства розволяет оценить частотный диапазон, занимаемай вибрационным спектром, а также энергетическое расиределение И . интенсивности вибраций в занимаемоМ или частотном диапазоне. 1 ил.1234731 2странения сигнала через усилитель 5соответственно; и - постоянная величина, характеризующая тип возбуждаемых акустических колебаний.Как правило, время задержкиболее чем на 3 порядка превышает время задержки сигнапа в электронныхцепях ( поэтому задержками сигналов в усилителях 5, 7 и 9.можно преО.небречь. В результате для частотыгенерируемого автогенератором сигнала получаютпчф(2)5где ч - скорость распространения ПАВпо поверхности звукопровода;1 - путь, проходимый волной между передающим 2 и приемным 3 встреч,но-штыревыми преобразователями.Поскольку величины 1 ис измене -нием контролируемой температуры Ттакже изменяются,то и величина1/ч и значение Г оказываются функ-.циями температуры Т, причем для большинства материалов, используемых вкачестве звукопроводов ЛЗ на ПАВ,такая зависимость оказывается линейной,При упругой деформации консольно, закрепленного звукопровода ЛЗ 1, выз.-.ванной воздействующей на него одновременно с температурой вибрацией,подвергаются деформации поверхностиэвукопровода, причем одна иэ широкихграней звукопровода удлиняется нанекоторую величину, а другая укорачивается на ту же величину, что соответственно изменяет и время прохождения ПАВ по каждой из граней (,46 2и ( соответственно), Однако суммарное время прохождения ПАВ от пере-дающего 2 до приемного 3 преобразователя Ь = ( + (, ) и, значит, равное ему время задержки (,1, определяющее частоту автогенераторапри Т = сопзс и наличии вибраций,остается постоянным, т.е,- са( а= соэ "со. 1Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения температурыокружающей среды и параметров вибраций объекта, на котором установленпредлагаемый датчик, и является дополнителным к изобретению по авт.св, У 939968.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейдатчика температуры.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого датчикатемпературы.Датчик содержит линию задержки 1на поверхностных акустических волнахс передающим 2 и приемным 3 встречно-штыревыми преобразователями назвукопроводе. На этом же звукопроводе симметрично относительно первыхдвух преобразователей выполнен встречно-штыревой преобразователь 4,Между приемным и передающим встречно-штыревыми преобразователями линиизадержки включен первый усилитель 5,причем передающий встречно .штыревойпреобразователь подключен к одномуиз входов первого фазового детектораб, а приемный встречно-штыревой преобразователь через второй усилитель7 связан с одним нз входов второгофазового детектора 8. Вторые входыобоих фазовых детекторов через третий усилитель 9 связаны с дополнительным встречно-штыревым преобразователем выход первого фазового детектора подключен к первому входусумматора 1 О через инвертор 11, авыход второго фазового детектораподключен к второму входу сумматоранепосредственно,Предлагаемый датчик температурыработает следующим образом,Поскольку передающий 2 и приемный3 встречно-штыревые преобразователиультразвуковой линии задержки (ЛЗ)1 на поверхностных акустических волных (ПАВ) подключены к выходу ивходу усилителя 5 соответственно,то образуется автогенератор,.частота генерируемого сигнала которогоЙ обратно пропорциональна суммарному времени прохождения поверхностнойакустической волны по поверхностизвукопровода линии задержкии сигнала по электронной цепиЕ, = п/( +с ), (1)где , и ( - время прохождения ПАВв линии задержки 1 и время распро,де , - время прохождения ПАВ по первой грани звукопровода;.( - время прохождения ПАВ по второй грани звукопровода.Таким образом, при одновременном воздействии температуры и вибрации в предлагаемом датчике температуры, как и в известном, частота сигнала Й , получаемая на выходе усилителя 5, т.е, на первом выходе предложен=О, СозЫ С+у )где О, 11, 11 - амплитуда сигналов, снимаемых с преобразователей2,4 и 3 соответственно;- генерируемая автогенератором1 О частота;р ,М - начальные фазы сигналов;снимаемых с преобразователей 2, 4 и3 соответственно.Поскольку разности фаз сигналов15 Б, Б и 0, Б определяются величинами времени прохождения ПАВ Йли1 между соответствующими преобразователями, то для величин ЬЧ =+ 1 сА СОБЯс), (7)где 1 - коэффициент, определяемый25 акустическими свойствами матеуналазвукопровода ЛЗ 1.Так как сигналы 0 0 и 0 0ф зпопарно поступают иа входы фазовыхдетекторов 6 и 8, то, пренебрегаядополнительными сдвигами, фаз в усилителях 7 и 9, которые предназначеныдля компенсации ослабления сигнаЛов0 и О в звукопроводе Л 31, длясигналов на выходах фазовых детектор и 8 соответственно из выраженияов 6-1 с А,Созяс);40д Р:Фьз з( ы ( )где К гь 6Р - величины крутизныхарактеристик фазовых детекторов би 8 соответственно. 3ного датчика, являетея функцией лиш измеряемой температуры Т и не зависит от воздействующей на датчик одновременно с температурой вибрацииГй = ф Г (1 ст (Т -Т ), (4)агде Г - частота сигнала, получаемо го на первом выходе устройства (выход усилителя 5);Г, - значение частоты сигнала на первом выходе устройства при Т = Т;- коэффициент чувствительности характеризующий влияние температуры на время задержки ПАВ, и,значит, на генерируемую автогенератором, содержащем ультразвуковую Л 31, частотуВеличина о тщательно измеренаои протабулирована для большинства материалов, в которых возможно распространение ПАВ, поэтому, зная материал, из которого изго товлен зву копровод ЛЗ, и значение Г характеристику преобразования предлагаемого датчика по температуре можно считать известной с высокой точностью.Для выделения информации о параметрах, воздействующей на датчик механической вибрации, можно воспользоваться тем фактом, что время прохождения ПАВ по каждой из граней звукопровода - , исоответственно (3) - в отличие от времени прохождения ПАВ между приемным и передающим преобразователями является функцией не только контролируемой температуры Т, но и зависит от параметров воздействующей на датчик вибрации, а именно= 1 о(Т) + 1 сАСоз"где .,(Т) =(Т) - величины времени прохождения ПАВ по граням звуко- провода Л 31 при отсутствии вибраций; 45 К, - коэффициент пропорциональности, определяемый упругими свойствами консольно закрепленного звукопровода; .А - амплитуда механических вибраций; Я - частота вибраций;Информацию об изменениях величин, и Т можно получить, если выделить сигналы, пропорциональные разностям. фаз ь и ь р частотныхг.сигналов, снимаемых соответственно с встречно-штыревых преобразователей 2 и 4, а также 4 и З,Сигналы, снимаемые с преобразователей 2, 4 и 3 Учитывая, что во всем температурном диапазоне а. (Т) = ., (Т), а величины крутизны характеристик фазовых детекторов нетрудно обеспечитьравными друг другу (КРэь КЬ = К, ), ичто сигнал Б, перед подачей его на один из входов сумматора 10 инвертируется инвертором 11, для результирующего сигнала на выходе сумматора.10, являющегося вторым выходом предлагаемого датчика, из выражения (8) получают234731 а также энергетическое распределениеинтенсивности вибраций в занимаемомнми частотном диапазоне . 5 формула изобретения Составитель Ю. АндрияновТехред Л,СердюковаКорректор В, Бутяга Редактор Л, Повхан тщщщщ ащщщщщщщщщщЗаказ 2977/46 Тираж 78 . Подписное ВНИИПЦ Государстиенного комйтета СССРщщщщщщщщщющщ Ф щещПроиэводственно-полиграфическое предпрнягие, г. ужгород., ул. Проектная, 4 Иэ выражения (9) видно, что амплитуда сигнала, получаемого на второмвыходе предлагаемого датчика температуры,пропорциональна амплитудевоздейстнующих на датчик вибраций,Пу,ф 2 Кчэ 1 1 аАе,а частота и, этого сигнала являетсячастотои ьибраций, при этом парамет- .ры этого сигнала не зависят от контролируемой температуры Т,Таким образом, подключая к второму входу предлагаемого датчикавольтметр и частотомер (ие ноказаиц),в случае узкополосного вибрациоино-. 15го воздействия можно получить информацию об амплитуде и частоте воздействующей иа датчик вибрации.В том случае, если спектр воздействующих вибраций немонохроматнческий и содержит целый ряд дискретных частот Я Й,",Яс амплитудами О0 , , Ю соответствующими амплитудами вибрационныхчастот А ф Ам,в фф, Амк второму выходу предлагаемого датчика вместо вольтметра и частотомера необходимо подключить анализатор спектра(ие показам). При этом ивино с высокой точностью оценить амплитудуи частоту каждой частотной составлякиаей вибрационного спектра.Ири смешанном спектре, когдаимеется и щумовая (случайная) и дискретные составляющие вибраций с помощью того же анализатора спектраможно оценить частотный диапазонзаииыаемыя вибрационным снекгром,Датчик температуры по авт. св.В 939968, о т л и ч а ю щ,и й с ятем, что, с целью расширения Функционапьных возможностей, в нем эвукопровод ливии задержки снабжен дополнительным встречно-штыревым преобразователем, размещенным симметрично относительно приемного и передающего преобразователей, а схемарегистрации выполнена в виде двухфазовых детекторов, первого, второгои третьего усилителей, инвертора исумматора, при этом один из входовпервого Фазового детектора подключенк передающему встречно-штыревомупреобразователю, приемный встречноштыревой преобразователь через вто-:рой усилитель подключен к одному извходов второго Фазового детектора,третий встречно-штыревой преобразователь через третий усилитель подюпочен.к вторьв входам фазовых детекторов, выход первого Фазовогодетектора через ннвертор подключенк первому входу сумматора, выход вто-,рого фазового детектора подключенк второму входу сумматора, а входи выход первого усилителя подключены соответственна к приемному и передающему преобразователям,