RU180995U1 - Датчик давления на поверхностных акустических волнах - Google Patents
Датчик давления на поверхностных акустических волнах Download PDFInfo
- Publication number
- RU180995U1 RU180995U1 RU2017140176U RU2017140176U RU180995U1 RU 180995 U1 RU180995 U1 RU 180995U1 RU 2017140176 U RU2017140176 U RU 2017140176U RU 2017140176 U RU2017140176 U RU 2017140176U RU 180995 U1 RU180995 U1 RU 180995U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- idt
- impedance
- reflective
- central electrode
- Prior art date
Links
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006098 acoustic absorber Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Полезная модель относится пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля давления. Датчик давления на поверхностных акустических волнах содержит корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого расположены приемо-передающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), соединенный через выводы в корпусе с антенной, и отражательные ВШП, один из которых соединен через выводы в корпусе с импедансом, значение которого зависит от давления. В качестве импеданса используются последовательно соединенные индуктивность и мембранный конденсатор, который состоит из основания, на котором выполнены центральный электрод и крайние электроды. Они соединены между собой тонкой упругой металлической пластиной, таким образом, что между центральным электродом и пластиной имеется зазор. Технический результат - повышение чувствительности и увеличение динамического диапазона измерений давления. 1 ил.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к пьезоэлектрическим датчикам, предназначенным для дистанционного контроля давления. Известен датчик дистанционного контроля физической величины на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий герметичный корпус, внутри которого расположен пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены приемопередающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), нагруженный на антенну, которая расположена вне герметичного корпуса, отражательный ВШП, нагруженный на расположенный вне герметичного корпуса импеданс, величина которого чувствительна к измеряемой физической величине, и акустопоглотитель, нанесенный на торцы звукопровода, при этом приемопередающий ВШП расположен в центре звукопровода и выполнен двунаправленным, а по обе стороны от него расположены однонаправленные отражательные ВШП с внутренними отражателями с одним и тем же числом периодов, один из которых нагружен на импеданс, величина которого чувствительна к измеряемой физической величине, причем расстояние до нагруженного отражательного ВШП равно 2(L-Nλ), где L - расстояние между приемо-передающим ВШП и не нагруженным отражательным ВШП, N - число периодов в отражательном ВШП, λ - длина ПАВ на центральной частоте ВШП (патент РФ 2387051). Известен датчик на поверхностных акустических волнах для измерения концентрации моноокиси углерода, содержащий герметичный корпус, внутри которого расположен пьезоэлектрический звукопровод, на рабочей поверхности которого расположены приемопередающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), нагруженный на антенну, которая расположена вне герметичного корпуса, опорный отражательный ВШП и отражательный ВШП, нагруженный на расположенный вне герметичного корпуса импеданс, величина которого чувствительна к измеряемой величине, и акустопоглотитель, нанесенный на торцы звукопровода, при этом импеданс выполнен в виде решетки параллельно-соединенных наностержней окиси цинка (патент РФ 2550697).
Известен пассивный беспроводный датчик ультрафиолетового излучения на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащий пьезоэлектрическую подложку, на рабочей поверхности которой в одном акустическом канале расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП), полупроводниковая пленка, чувствительная к ультрафиолетовому излучению (УФИ), между ними и поглотители ПАВ на торцах подложки, отличающийся тем, что на рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки в одном акустическом канале находятся приемо-передающий однонаправленный ВШП и два отражательных ВШП, причем между отражательными ВШП на расстоянии не более длины ПАВ на центральной частоте ВШП, параллельно поверхности расположена чувствительная к УФИ полупроводниковая пленка, нанесенная на диэлектрическую подложку, прозрачную для УФИ, которая расположена на опорах, находящихся по обе стороны от акустического канала на краях пьезоэлектрической подложки между отражательными ВШП, а к приемопередающему ВШП подсоединена приемо-передающая антенна (патент РФ 2613590).
Эти датчики давления на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержат корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого расположены приемо-передающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), соединенный через выводы в корпусе с антенной, и отражательные ВШП, один из которых соединен через выводы в корпусе с импедансом, значение которого зависит от давления, а другой отражательный ВШП, является опорным.
При измерении давления в таких датчиках считыватель посылает на антенну датчика считывающий (опросный) импульс, который преобразуется в импульс ПАВ в датчике. Этот импульс ПАВ распространяется в звукопроводе и отражается от ВШП, нагруженным на импеданс, значение которого зависит от измеряемого давления, образуя импульсный отклик датчика, содержащий пики отражения, как от опорного ВШП, так и ВШП, нагруженного на импеданс.
Техническим результатом является увеличение чувствительности и динамического диапазона измерений давления.
Технический результат достигается тем, что в датчике давления на поверхностных акустических волнах, содержащем корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого расположены приемо-передающий встречно-штыревой преобразователь (ВШП), соединенный через выводы в корпусе с антенной, и отражательные ВШП, один из которых соединен через выводы в корпусе с импедансом, значение которого зависит от давления, при этом в качестве импеданса используется последовательно соединенные индуктивность и мембранный конденсатор, состоящий из основания, на котором выполнены центральный электрод и крайние электроды, соединенные между собой тонкой упругой металлической пластиной таким образом, что между центральным электродом и пластиной имеется зазор. Сущность полезной модели поясняется рисунком (см. фиг. 1), где:
корпус - 1;
пьезоэлектрический звукопровод - 2;
приемо-передающий ВШП - 3;
выводы - 4;
антенна - 5;
выводы - 6;
отражательный ВШП - 7;
индуктивность L-8;
основание - 9;
центральный электрод - 10;
крайние электроды - 11;
металлическая пластина - 12;
зазор - 13.
Датчик давления на ПАВ содержит корпус - 1, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод - 2, на рабочей поверхности которого расположены приемо-передающий ВШП - 3, который через выводы - 4 соединен с антенной - 5, и отражательные ВШП, один из которых отражательный ВШП - 7 соединен через выводы - 6 с импедансом, состоящим из последовательно соединенных индуктивности L-8 и мембранного конденсатора. Этот мембранный конденсатор состоит из основания - 9, на котором выполнены центральный электрод - 10 и крайние электроды - 11, которые соединены между собой тонкой упругой металлической пластиной - 12 таким образом, что между центральным электродом - 10 и металлической пластиной - 12 имеется зазор - 13. Элементы 9-13 образуют мембранный конденсатор - С. А индуктивность L-8 и мембранный конденсатор - С образуют LC-контур.
Перед измерением давления LC-контур, состоящий из последовательно соединенных индуктивности L-8 и мембранного конденсатора, настраивается таким образом, чтобы коэффициент отражения ПАВ от отражательного ВШП-7 был бы максимальным или минимальным. Приемопередающий ВШП-3, излучает ПАВ под действием опросного импульса, посылаемым считывателем на антенну-5 датчика давления, соединенной с этим ВШП-3. ПАВ, отраженные от отражательного ВШП-7, вновь поступают на приемо-передающий ВШП-3, где преобразуются в электромагнитный импульс, который излучается антенной - 5 датчика давления обратно на считыватель. При действии давления на металлическую пластину - 12 зазор - 13 между ней и центральным электродом - 10 изменится, что приведет к изменению емкости мембранного конденсатора. Следовательно, импеданс, подключенный к выводам - 6 отражательного ВШП-7 также изменится. Это, в свою очередь, вызовет изменение коэффициента отражения ПАВ от отражательного ВШП-7. Тогда, амплитуда отраженных от него ПАВ, также изменится. Следовательно, изменится и амплитуда импульса, который излучается датчиком давления обратно на считыватель, так как амплитуда этого импульса будет зависеть от давления на металлическую пластину - 12 мембранного конденсатора.
Использование мембранного конденсатора позволяет достичь высокой чувствительности, поскольку изменение зазора на 1% может происходить при очень малых нагрузках (1 г и менее) при использовании тонких пластин. Использование более толстых пластин позволяет расширить динамический диапазон такого датчика. Набор пластин различной упругости и толщины позволяет проводить измерения с различной чувствительностью в широком динамическом диапазоне. Коэффициент отражения от отражательного ВШП-7, нагруженного на LC-контур, сильно зависит от ее величины. На частотах в сотни МГц коэффициент отражения может меняться более чем в 2 раза при изменении емкости менее чем на 1 пФ. Это и дает возможность использовать мембранный конденсатор для измерения давления, так как его емкость при изменении давления меняется менее чем на 1 пФ.
Пример выполнения. Датчик давления выполнен на центральную частоту 433 МГц с полосой пропускания 13 МГц. Антенна - 5 датчика давления выполнена в виде полуволнового вибратора, а на считывателе выбрана антенна с вибраторами типа «волновой канал». При амплитуде считывающего импульса в 1 В расстояние считывания равно 2 м. Индуктивность L-8 выполнена в пластмассовом корпусе с ферритовым сердечником. Мембранный конденсатор изготовлен на стеклотекстолитовой плате. В качестве упругой мембраны использовалась стальная пластина - 12 толщиной 0,1 мм, длиной 40 мм и шириной 10 мм. Зазор - 13 между центральным электродом в отсутствии давления равен 1 мм. Ширина и длина центрального электрода - 10 представляет собой квадрат со стороной 1 см, а крайних электродов 11 представляют собой прямоугольники со сторонами 1 см и 8 мм соответственно. Таким образом, получается конденсатор с воздушным зазором с площадью пластин 1 см2 и емкостью 0,88 пФ. С помощью такого мембранного конденсатора была снята калибровочная кривая, позволяющая определять давление от 98 до 7358 Па с относительной точностью 6%. Так как мембранный конденсатор будет менять свою емкость в соответствии с изменением давления, то и отраженные от датчика импульсы будут также меняться в соответствии с изменением давления, что позволяет измерять таким датчиком изменяющееся во времени давление.
Claims (1)
- Датчик давления на поверхностных акустических волнах содержит корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод, на поверхности которого расположены приемо-передающий встречно-штыревой преобразователь, соединенный через выводы в корпусе с антенной, и отражательные встречно-штыревые преобразователи, один из которых соединен через выводы в корпусе с импедансом, значение которого зависит от давления, отличающийся тем, что в качестве импеданса используются последовательно соединенные индуктивность и мембранный конденсатор, состоящий из основания, на котором выполнены центральный электрод и крайние электроды, соединенные между собой тонкой упругой металлической пластиной таким образом, что между центральным электродом и пластиной имеется зазор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140176U RU180995U1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Датчик давления на поверхностных акустических волнах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017140176U RU180995U1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Датчик давления на поверхностных акустических волнах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU180995U1 true RU180995U1 (ru) | 2018-07-03 |
Family
ID=62813597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017140176U RU180995U1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Датчик давления на поверхностных акустических волнах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU180995U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7263892B2 (en) * | 2003-08-04 | 2007-09-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Passive tire pressure sensor and method |
RU2528555C2 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Устройство для дистанционного измерения давления |
RU2613590C1 (ru) * | 2015-11-09 | 2017-03-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Пассивный беспроводный датчик ультрафиолетового излучения на поверхностных акустических волнах |
RU2629892C1 (ru) * | 2016-09-29 | 2017-09-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ измерения физических величин с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах |
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140176U patent/RU180995U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7263892B2 (en) * | 2003-08-04 | 2007-09-04 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Passive tire pressure sensor and method |
RU2528555C2 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Устройство для дистанционного измерения давления |
RU2613590C1 (ru) * | 2015-11-09 | 2017-03-17 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Пассивный беспроводный датчик ультрафиолетового излучения на поверхностных акустических волнах |
RU2629892C1 (ru) * | 2016-09-29 | 2017-09-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Способ измерения физических величин с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4026849B2 (ja) | 無線問合せ可能な表面波テクノロジーセンサ | |
JPH04230599A (ja) | 測定値検出および伝送装置 | |
RU2387051C1 (ru) | Датчик физической величины на поверхностных акустических волнах | |
CN113640592A (zh) | 一种基于压电效应的声表面波电场传感器件 | |
Chernenko et al. | Wireless passive pressure sensor using frequency coded SAW structures | |
RU180995U1 (ru) | Датчик давления на поверхностных акустических волнах | |
RU2585487C1 (ru) | Пассивный датчик температуры на поверхностных акустических волнах | |
CN107040234A (zh) | 一种高灵敏度的双端对谐振式声表面波检测器 | |
JP2005214713A (ja) | 湿度状態検出システム | |
RU2758341C1 (ru) | Пассивный беспроводный датчик магнитного поля на поверхностных акустических волнах | |
CN108933579B (zh) | 一种声表面波单端对谐振器 | |
RU2629892C1 (ru) | Способ измерения физических величин с помощью датчиков на поверхностных акустических волнах | |
RU2537751C2 (ru) | Чувствительный элемент на поверхностных акустических волнах для измерения температуры | |
KR20140119278A (ko) | 표면탄성파에 의한 비접촉 무전원 무선 온도 측정 방법 | |
CN211783950U (zh) | 时分频分结合编码的声表面波温度传感器 | |
CN205175572U (zh) | 双声路声表面波温度传感器 | |
CN107228641A (zh) | 基于声表面波的微位置传感器 | |
CN204013438U (zh) | 一种声表面波谐振器 | |
CN205647458U (zh) | 一种高灵敏度的双端对谐振式声表面波检测器 | |
JPH01119729A (ja) | 超音波による非接触温度/圧力検知方法 | |
RU2494358C1 (ru) | Чувствительный элемент для измерения температуры | |
JP2017096841A (ja) | 無給電ワイヤレスセンサおよびそれを用いた計測システム並びに計測システムの検知方法 | |
RU2458319C1 (ru) | Датчик перемещения на поверхностных акустических волнах | |
JP2009281975A (ja) | 弾性表面波素子及びセンサ | |
US11509285B2 (en) | Wireless sensor system for harsh environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20201121 |