RU2415392C1 - Device for remote pressure measurement - Google Patents

Device for remote pressure measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2415392C1
RU2415392C1 RU2010105425/28A RU2010105425A RU2415392C1 RU 2415392 C1 RU2415392 C1 RU 2415392C1 RU 2010105425/28 A RU2010105425/28 A RU 2010105425/28A RU 2010105425 A RU2010105425 A RU 2010105425A RU 2415392 C1 RU2415392 C1 RU 2415392C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
output
input
scanning device
detector
Prior art date
Application number
RU2010105425/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Валерий Антонович Шубарев (RU)
Валерий Антонович Шубарев
Владимир Александрович Мельников (RU)
Владимир Александрович Мельников
Владимир Николаевич Петрушин (RU)
Владимир Николаевич Петрушин
Владимир Анатольевич Калинин (RU)
Владимир Анатольевич Калинин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авангард" filed Critical Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority to RU2010105425/28A priority Critical patent/RU2415392C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2415392C1 publication Critical patent/RU2415392C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making. ^ SUBSTANCE: device is composed of the following components: scanning device and transmitter-responder. Scanning device is composed of the following components: driving oscillator, power amplifier, duplexer, transceiving antenna, phase doubler, phase divider into two, narrowband filter, phase metre, phase detector, registration unit, frequency detector, trigger, double balance switch. Transceiver is arranged in the form of multi-lead delay line on surface acoustic waves, comprising interdigital transducer. ^ EFFECT: improved validity of remote identification of pressure sensor number and pressure it measures by elimination of reverse operation effect. ^ 3 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности.The proposed device relates to instrumentation and can be used in remote pressure information collection systems in various industries.

Известные датчики давления основаны на различных физических принципах (авторские свидетельства СССР №№922.086, 1.000.806, 1.177.698, 1.290.113, 1.368.677, 1.493.895, 1.508.114, 1.686.322, 1.769.010, 1.818.560, 1.831.669, 1.835.250; патенты РФ №№2.058.020, 2.244.908; патенты США №№4.387.601, 4.395.915, 4.562.742; патент Польши №1119.860; патент Японии №50-9.190; Бусурин В.И. «Оптические и волоконно-оптические датчики». Квантовая электроника, №5 с.901-944 и другие).Known pressure sensors are based on various physical principles (copyright certificates of the USSR No. 922.086, 1.000.806, 1.177.698, 1.290.113, 1.368.677, 1.493.895, 1.508.114, 1.686.322, 1.769.010, 1.818. 560, 1.831.669, 1.835.250; RF patents Nos. 2.058.020, 2.244.908; US patents Nos. 4.387.601, 4.395.915, 4.562.742; Polish patent No. 1119.860; Japanese patent No. 50-9.190; Busurin VI “Optical and fiber-optic sensors.” Quantum Electronics, No. 5 p.901-944 and others).

Известные устройства в основном обеспечивают измерение давления непосредственно в местах их установки.Known devices generally provide pressure measurement directly at their installation sites.

Однако в ряде случаев в различных отраслях промышленности возникает необходимость дистанционного измерения давления с высокой точностью.However, in some cases, in various industries, the need arises for remote pressure measurement with high accuracy.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство для дистанционного измерения давления» (патент РФ №2.244.908, G01L 9/00, 2002), которое и выбрано в качестве прототипа.Of the known devices closest to the proposed is a "Device for remote measurement of pressure" (RF patent No. 2.244.908, G01L 9/00, 2002), which is selected as a prototype.

Указанное устройство содержит сканирующее устройство и приемоответчик.The specified device contains a scanning device and a transponder.

В состав сканирующего устройства входит фазовый детектор, необходимым условием работы которого является наличие опорного напряжения, имеющего постоянную начальную фазу и частоту, равную частоте принимаемого фазоманипулированного (ФМн) сигнала. Указанное опорное напряжение непосредственно из принимаемого ФМн-сигнала путем умножения и деления фазы принимаемого ФМн-сигнала на два.The scanning device includes a phase detector, the necessary condition for which is the presence of a reference voltage having a constant initial phase and a frequency equal to the frequency of the received phase-shifted (PSK) signal. The specified reference voltage directly from the received QPSK signal by multiplying and dividing the phase of the received QPSK signal by two.

Однако при этом возникает явление «обратной работы», которое обусловлено скачкообразными переходами фазы опорного напряжения выделяется из одного состояния φс в другое φс+π под воздействием помех, кратковременного прекращения приема и других дестабилизирующих фактов.However, this causes the phenomenon of “reverse operation”, which is due to abrupt transitions in the phase of the reference voltage, which is released from one state φ s to another φ s + π under the influence of noise, short termination of reception, and other destabilizing facts.

Это легко показать аналитически.This is easy to show analytically.

Явление «обратной работы» обусловлено неопределенностью начальной фазы опорного напряжения, выделяемого непосредственно из принимаемого ФМн-сигнала. При равновероятных значениях переменной составляющий фазы сигнала: φ1=0 и φ2=π отсутствует признак, который позволял бы «привязать» фазу φc опорного напряжения к одной из фаз сигнала (фиг.3, в). Поэтому фаза опорного напряжения всегда имеет два устойчивых состояния φс и φс+π.The phenomenon of “reverse operation” is due to the uncertainty of the initial phase of the reference voltage, which is extracted directly from the received PSK signal. With equally probable values of the variable, the phase component of the signal: φ 1 = 0 and φ 2 = π there is no sign that would allow you to "bind" the phase φ c of the reference voltage to one of the phases of the signal (Fig.3, c). Therefore, the phase of the reference voltage always has two stable states φ с and φ с + π.

Опорное напряжение, необходимое для синхронного детектирования принимаемого ФМн-сигнала (фиг.3, в)The reference voltage required for synchronous detection of the received PSK signal (figure 3, c)

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.3, б), причем
Figure 00000003
при Кτэ<t<(к+1)τэ и может изменяться скачком при t=Кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, …, N-1);Where
Figure 00000002
- the manipulated component of the phase, displaying the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t) (Fig.3, b), and
Figure 00000003
at Kτ e <t <(k + 1) τ e and can change abruptly at t = Kτ e , i.e. at the borders between elementary premises (K = 1, 2, ..., N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tс(Tсэ·N);τ e , N - the duration and number of chips that make up a signal of duration T s (T s = τ e · N);

Δφ - фазовый сдвиг, вызываемый деформацией мембраны 16,Δφ is the phase shift caused by deformation of the membrane 16,

выделяется непосредственно из самого принимаемого ФМн-сигнала. Для этого используется удвоитель 5 фазы, делитель 6 фазы на два и узкополосный фильтр 7.stands out directly from the received QPSK signal. For this, a 5-phase doubler, a 6-phase divider into two, and a narrow-band filter 7 are used.

На выходе удвоителя 5 фазы образуется гармоническое колебание (фиг.3, г)At the output of the doubler of the 5th phase, a harmonic oscillation is formed (Fig. 3, g)

Figure 00000004
Figure 00000004

Так как

Figure 00000005
, то в данном колебании манипуляция фазы уже отсутствует. Это колебание длится по фазе на два в делителе 6 фазы на два и выделяется узкополосным фильтром 7 (фиг.3, и)As
Figure 00000005
, then in this oscillation phase manipulation is already absent. This oscillation lasts in phase by two in the phase divider 6 into two and is distinguished by a narrow-band filter 7 (Fig. 3, and)

Figure 00000006
Figure 00000006

Полученное гармоническое колебание u3(t) используется в качестве опорного напряжения и поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 8, на первый (информационный) вход которого подается принимаемый ФМн-сигнал u1(t) (фиг.3, в). В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 8 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, к)The obtained harmonic oscillation u 3 (t) is used as a reference voltage and is fed to the second (reference) input of the phase detector 8, to the first (information) input of which the received FMN signal u 1 (t) is supplied (Fig. 3, c). As a result of synchronous detection at the output of the phase detector 8, a low-frequency voltage is generated (Fig. 3, k)

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
Where
Figure 00000008

которое пропорционально модулирующему коду M(t) (фиг.3, б). Структура последнего определяется структурой встречно-штыревого преобразователя (ВШП) (фиг.2).which is proportional to the modulating code M (t) (Fig. 3, b). The structure of the latter is determined by the structure of the interdigital transducer (IDT) (figure 2).

Низкочастотное напряжение uН(t) (фиг.3, к) содержит информацию о номере дистанционного датчика давления и фиксируется на первом входе блока 10 регистрации.The low-frequency voltage u N (t) (Fig. 3, k) contains information about the number of the remote pressure sensor and is fixed at the first input of the registration unit 10.

Однако указанная информация может искажаться из-за явления «обратной работы», которое обусловлено скачкообразными переходами фазы опорного напряжения из одного состояния φс в другое φс+π под воздействием помех, кратовременного прекращения приема и других дестабилизирующих факторов.However, this information may be distorted due to the phenomenon of “reverse operation”, which is caused by spasmodic transitions of the phase of the reference voltage from one state φ s to another φ s + π under the influence of interference, short-term termination of reception and other destabilizing factors.

Действительно, если произвести деление, аналогичное предыдущему, но предварительно добавить к аргументу угла 2π, что не изменяет исходного напряжения, то после деления фазы на два получится напряжение, сдвинутое по фазе на πIndeed, if you make a division similar to the previous one, but add the angle 2π to the argument beforehand, which does not change the initial voltage, then after dividing the phase by two, you get the voltage shifted in phase by π

Figure 00000009
Figure 00000009

Следовательно, двузначность фазы полученного опорного напряжения вытекает из самого процесса деления.Consequently, the ambiguity of the phase of the obtained reference voltage follows from the fission process itself.

Физически указанная двузначность фазы объясняется неустойчивой работой делителя 6 фазы на два. Поэтому фаза опорного напряжения всегда имеет два устойчивых состояния φс и φс+π. Переход из одного состояния в другое происходит в случайные моменты времени, например t1 t2, t3, t4 (фиг.3, д) под воздействием различных дестабилизирующих факторов. При этом на выходе фазового детектора 8 выделяется искаженный аналог uни(t) (фиг.3, с) модулирующего кода M(t) (фиг.3, б), который не позволяет достоверно определять номер дистанционного датчика давления.The physically indicated two-valued phase is due to the unstable operation of the phase divider 6 into two. Therefore, the phase of the reference voltage always has two stable states φ с and φ с + π. The transition from one state to another occurs at random points in time, for example t 1 t 2 , t 3 , t 4 (Fig.3, d) under the influence of various destabilizing factors. At the same time, at the output of the phase detector 8, a distorted analogue u ni (t) (Fig. 3, c) of the modulating code M (t) (Fig. 3, b) is distinguished, which does not allow to reliably determine the number of the remote pressure sensor.

Искаженное опорное напряжение

Figure 00000010
(фиг.3, д) не позволяет также достоверно измерить фазовый сдвиг Δφ, пропорциональный измеряемому давлению Р.Distorted Reference Voltage
Figure 00000010
(Fig.3, d) also does not allow to reliably measure the phase shift Δφ proportional to the measured pressure R.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности дистанционного определения номера датчика давления и измеряемого им давления путем устранения явления «обратной работы».An object of the invention is to increase the reliability of remote determination of the number of the pressure sensor and the pressure measured by it by eliminating the phenomenon of "reverse operation".

Постоянная задача решается тем, что устройство для дистанционного измерения давления, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, сканирующее устройство и приемоответчик, при этом сканирующее устройство содержит последовательно включенные задающий генератор, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, удвоитель фазы, делитель фазы на два и узкополосный фильтр, последовательно подключенные к выходу дуплексера фазовый детектор и блок регистрации, второй вход которого через фазометр соединен с вторым выходом задающего генератора, а приемоответчик выполнен в виде многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах, включающей встречно-штыревой преобразователь, который выполнен в виде двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность звукопровода, электроды гребенок соединены шинами, которые связаны с микрополосковой приемопередающей антенной, при этом на звукопровод размещены тонкая мембрана и отражающая решетка, отличается от ближайшего аналога тем, что сканирующее устройство снабжено частотным детектором, триггером и двойным балансным переключателем, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены частотный детектор, триггер и двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а выход подключен к второму входу фазового детектора и фазометра.The constant problem is solved in that a device for remote pressure measurement, containing, in accordance with the closest analogue, a scanning device and a transponder, while the scanning device contains a serially connected master oscillator, a power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a doubler phases, phase divider into two and a narrow-band filter, a phase detector and a recording unit connected in series to the output of the duplexer, the second input of which is connected via a phase meter nen with the second output of the master oscillator, and the transponder is made in the form of a multi-tap delay line for surface acoustic waves, including an interdigital transducer, which is made in the form of two comb systems of electrodes deposited on the surface of the sound duct, the electrodes of the combs are connected by buses that are connected to the microstrip transceiver antenna, while a thin membrane and a reflective array are placed on the sound duct, differs from the closest analogue in that the scanning device is equipped with a -frequency detector, a trigger switch and double balanced, and to the output of notch filter frequency detector connected in series, and a double balanced trigger switch, a second input coupled to an output of the narrowband filter and the output being connected to the second input of the phase detector and the phase meter.

Структурная схема сканирующего устройства представлена на фиг.1. Структурная схема приемоответчика изображена на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы дистанционного датчика давления, показаны на фиг.3.The structural diagram of the scanning device is presented in figure 1. The structural diagram of the transponder is shown in Fig.2. Timing diagrams explaining the principle of operation of the remote pressure sensor are shown in figure 3.

Сканирующее устройство представляет собой приемопередатчик с направленной или ненаправленной антенной и состоит из последовательно включенных задающего генератора 1, усилителя 2 мощности, дуплексера 3, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 4, удвоителя 5 фазы, делителя 6 фазы на два, узкополосного фильтра 7, частотного детектора 18, триггера 19, двойного балансного переключателя 20, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 7, фазового детектора 8, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 3, и блока 10 регистрации. К второму выходу задающего генератора 1 подключен фазометр 9, второй вход которого соединен с выходом двойного балансного переключателя 20, а выход соединен с вторым входом блока 10 регистрации.The scanning device is a transceiver with a directional or non-directional antenna and consists of a serially connected master oscillator 1, a power amplifier 2, a duplexer 3, the input-output of which is connected to a transceiver antenna 4, a phase doubler 5, a phase divider 6 into two, a narrow-band filter 7, a frequency detector 18, a trigger 19, a double balanced switch 20, the second input of which is connected to the output of the narrow-band filter 7, a phase detector 8, the second input of which is connected to the output of the duplexer 3, and the unit 10 registration. A phase meter 9 is connected to the second output of the master oscillator 1, the second input of which is connected to the output of the double balanced switch 20, and the output is connected to the second input of the registration unit 10.

Приемоответчик выполнен в виде многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ), которая представляет собой дискретно аналоговую реализацию цифрового трансверсального фильтра. Роль отводов в таком фильтре играет ВПШ, который состоит из двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность звукопровода 11. Электроды каждой из гребенок соединены друг с другом шинами 14 и 15. Шины, в свою очередь, связаны с микрополосковой приемопередающей антенной 12. На звукопроводе 11, кроме того, размещены тонкая мембрана 16 и отражающая решетка 17.The transponder is made in the form of a multi-tap delay line for surface acoustic waves (SAW), which is a discrete analog implementation of a digital transverse filter. The role of taps in such a filter is played by the VPSh, which consists of two comb systems of electrodes deposited on the surface of the sound duct 11. The electrodes of each of the combs are connected to each other by buses 14 and 15. The tires, in turn, are connected to the microstrip transceiver antenna 12. On the sound duct 11, in addition, a thin membrane 16 and a reflective grid 17 are arranged.

Отводы многоотводной линии задержки равномерно распределены по поверхности звукопровода 11 с шагом Δh=V·τэ,The taps of the multi-tap delay line are evenly distributed along the surface of the sound pipe 11 with a step Δh = V · τ e ,

где V - скорость ПАВ, она примерно на пять порядков меньше скорости С распространения электромагнитных волн (V<<C);where V is the speed of the surfactant, it is approximately five orders of magnitude less than the speed C of the propagation of electromagnetic waves (V << C);

τэ - длительность элементарных посылок.τ e - the duration of the elementary premises.

Следовательно, приемоответчик представляет собой пьезокристалл с нанесенным на его поверхность алюминиевым тонкопленочным пьезоэлектрическим преобразователем и набором отражателей. Преобразователь подключен к микрополосковой приемопередающей антенне 12, которая также изготовлена на поверхности пьезокристалла.Therefore, the transponder is a piezocrystal with an aluminum thin-film piezoelectric transducer deposited on its surface and a set of reflectors. The transducer is connected to a microstrip transceiver antenna 12, which is also made on the surface of the piezocrystal.

Дистанционный датчик давления работает следующим образом.Remote pressure sensor operates as follows.

Задающий генератор 1 формирует высокочастотное колебание (фиг.3, а)The master oscillator 1 generates a high-frequency oscillation (figure 3, a)

Figure 00000011
Figure 00000011

где Uс, wс, φс, Tс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,where U s , w s , φ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and duration of high-frequency oscillations,

которое после усиления в усилителе 2 мощности через дуплексер 3 поступает в приемопередающую антенну 4 и излучается ею в эфир, улавливается микрополосковой приемопередающей антенной 12 и возбуждает ВШП на ПАВ.which, after amplification in the power amplifier 2, through the duplexer 3 enters the transceiver antenna 4 and is radiated by it, it is captured by the microstrip transceiver antenna 12 and excites IDT on the SAW.

В основе работы устройства на ПАВ лежит три физических процесса:The basis of the operation of the device on a surfactant is three physical processes:

- преобразование входного электрического сигнала в акустическую волну;- conversion of the input electrical signal into an acoustic wave;

- распространение акустической волны вдоль поверхности звукопровода и ее отражение;- the propagation of an acoustic wave along the surface of the sound duct and its reflection;

- обратное преобразование ПАВ в электрический сигнал.- the inverse transformation of the surfactant into an electrical signal.

Для прямого и обратного преобразования ПАВ используется ВШП, работа которого основана на том, что переменное в пространстве и времени электрические поля, создаваемые в пьезоэлектрическом кристалле системой электродов 13, вызывают из-за пьезоэффекта упругие деформации, которые распространяются в кристалле в виде ПАВ. Центральная частота и полоса пропускания ВШП определяется шагом размещения электродов 13 и их количеством. Изготовление ВШП осуществляется стандартными методами фотолитографии и травлением тонкой металлической пленки, осажденной на пьезоэлектрическом кристалле. Возможности современной фотолитографии позволяют создавать ВШП, работающие на частотах до 3 ГГц.For direct and reverse surfactant conversion, IDT is used, the operation of which is based on the fact that the electric fields in space and time created in the piezoelectric crystal by the electrode system 13 cause elastic strains that propagate in the crystal as a surfactant due to the piezoelectric effect. The center frequency and bandwidth of the IDT is determined by the placement of the electrodes 13 and their number. IDT is fabricated by standard photolithography methods and by etching a thin metal film deposited on a piezoelectric crystal. The capabilities of modern photolithography make it possible to create IDTs operating at frequencies up to 3 GHz.

К тонкой мембране 16 прикладывается давление Р, вызывающее ее деформацию. Скорость ПАВ в области мембраны 16 изменится и фаза отраженной от решетки 17 акустической волны также изменится в соответствии с деформацией мембраны 16.A pressure P is applied to the thin membrane 16, causing it to deform. The speed of the surfactant in the region of the membrane 16 will change and the phase of the acoustic wave reflected from the lattice 17 will also change in accordance with the deformation of the membrane 16.

Акустическая волна модифицируется уникальным, зависящим от топологии приемоответчика образом. Затем отраженная акустическая волна претерпевает обратное преобразование в электромагнитный сигнал, который поступает в микрополосковую антенну 12 и излучается ею в пространство (фиг.3, в)The acoustic wave is modified in a unique way, depending on the topology of the transponder. Then the reflected acoustic wave undergoes the inverse transformation into an electromagnetic signal, which enters the microstrip antenna 12 and is radiated by it into space (Fig. 3, c)

Figure 00000001
Figure 00000001

Указанный ФМн-сигнал управляется приемопередающей антенной 4 и через дуплексер 3 поступает на первый вход фазового детектора 8 и на вход удвоителя 5 фазы. На выходе последнего образуется гармоническое колебание (фиг.3, г)The specified QPSK signal is controlled by a transceiver antenna 4 and through a duplexer 3 is fed to the first input of the phase detector 8 and to the input of the phase doubler 5. At the output of the latter, harmonic oscillation is formed (Fig. 3, d)

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
Where
Figure 00000013

Так как

Figure 00000014
, то в данном колебании манипуляция фазы уже отсутствует. Это колебание делится по фазе на два в делителе 6 фазы и выделяется узкополосным фильтром 7 (фиг.3, д)As
Figure 00000014
, then in this oscillation phase manipulation is already absent. This oscillation is divided in phase into two in the phase divider 6 and is allocated by a narrow-band filter 7 (Fig.3, d)

Figure 00000015
Figure 00000015

Полученное гармоническое колебание из-за явления «обратной работы» имеет неустойчивую фазу. Это колебание поступает на первый вход двойного балансного переключателя 20 и на вход частотного детектора 18. При скачкообразном изменении фазы опорного напряжения на +180°, например в моменты времени t1 и t3 (фиг.3, д), на выходе частотного детектора 18 появляется короткие положительные импульсы, а при скачке фазы на -180° в моменты времени t2 и t4 (возвращение фазы опорного напряжения в первоначальное состояние) - отрицательное короткие импульсы (фиг.3, ж). Знакочередующие импульсы с выхода частотного детектора 18 управляют работой триггера 19, выходное напряжение которого (фиг.3, з), в свою очередь, управляет работой двойного балансного переключателя 20.The resulting harmonic oscillation due to the phenomenon of "reverse work" has an unstable phase. This oscillation is applied to the first input of the double balanced switch 20 and to the input of the frequency detector 18. When the phase of the reference voltage jumps by 180 °, for example, at times t 1 and t 3 (Fig. 3, d), the output of the frequency detector 18 short positive pulses appear, and when the phase jumps at -180 ° at time t 2 and t 4 (the phase of the reference voltage returns to its original state), negative short pulses appear (Fig. 3, g). Alternating pulses from the output of the frequency detector 18 control the operation of the trigger 19, the output voltage of which (Fig.3, h), in turn, controls the operation of the double balanced switch 20.

В устойчивом состоянии, когда фаза опорного напряжения

Figure 00000016
совпадает, например, с нулевой фазой принимаемого ФМн-сигнала u1(t) (фиг.3, в), на выходе триггера 19 образуется отрицательное напряжение (фиг.3, з) и двойной балансный переключатель 20 находится в своем первоначальном положении, при котором опорное напряжение
Figure 00000017
(фиг.3, д) поступает с выхода узкополосного фильтра 7 на второй (опорный) вход фазового детектора 8 без изменения.In steady state, when the phase of the reference voltage
Figure 00000016
coincides, for example, with the zero phase of the received QPSK signal u 1 (t) (Fig. 3, c), a negative voltage is generated at the output of the trigger 19 (Fig. 3, h) and the double balance switch 20 is in its original position, at which reference voltage
Figure 00000017
(Fig.3, d) comes from the output of the narrow-band filter 7 to the second (reference) input of the phase detector 8 without change.

При скачкообразном изменении фазы опорного напряжения на +180°, обусловленным, например, неустойчивой работой делителя 6 фазы на два под действием помех, триггер 19 в моменты времени, например, t1 и t3 положительными короткими импульсами с выхода частотного детектора 18 переводится в другое устойчивое состояние. При этом выходное напряжение триггера 19 в моменты времени t1 и t3 становится и остается положительным до очередного скачка фазы опорного напряжения в моменты времени t2 и t4, которые возвращают фазу опорного напряжения в первоначальное состояние. Положительное выходное напряжение триггера 19 (фиг.3, з) переводит двойной балансный переключатель в другое устойчивое состояние, при котором опорное напряжение

Figure 00000018
(фиг.3, д) с выхода узкополосного фильтра 7 поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 8 с изменением фазы на - 180°. Это позволяет устранить нестабильность фазы опорного напряжения
Figure 00000019
(фиг.3, д), вызванную скачкообразным ее изменением под действием помех и связанную с ней «обратную работу». При этом на второй (опорный) вход фазового детектора 8 будет поступать опорное напряжение (фиг.3, и)When the phase of the reference voltage jumps by 180 °, due, for example, to the unstable operation of the phase divider 6 into two under the influence of interference, the trigger 19 at time instants, for example, t 1 and t 3 positive short pulses from the output of the frequency detector 18 is transferred to another steady state. In this case, the output voltage of the trigger 19 at times t 1 and t 3 becomes and remains positive until the next jump in the phase of the reference voltage at times t 2 and t 4 , which return the phase of the reference voltage to its original state. The positive output voltage of the trigger 19 (figure 3, h) transfers the double balanced switch to another stable state, in which the reference voltage
Figure 00000018
(Fig. 3, e) from the output of the narrow-band filter 7 it enters the second (reference) input of the phase detector 8 with a phase change of −180 °. This eliminates the instability of the phase reference voltage
Figure 00000019
(Fig. 3, e) caused by its abrupt change under the influence of interference and the associated “reverse work”. In this case, the second voltage (reference) input of the phase detector 8 will receive the reference voltage (Fig.3, and)

Figure 00000020
Figure 00000020

со стабильной фазой.with stable phase.

На выходе фазового детектора 8 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, к)At the output of the phase detector 8, a low-frequency voltage is generated (Fig. 3, k)

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000021
Where
Figure 00000021

которое фиксируется на первом входе блока 10 регистрации.which is fixed at the first input of the registration unit 10.

Одновременно опорное напряжение

Figure 00000022
(фиг.3, и) поступает на второй вход фазометра 9, на первый вход которого подается гармоническое колебание (фиг.3, а) с второго выхода задающего генератора 1. Фазометр 9 измеряет фазовый сдвиг Δφ, пропорциональный измеряемому давлению Р, который фиксируется на втором входе блока 10 регистрации.Reference voltage at the same time
Figure 00000022
(Fig. 3, i) is fed to the second input of the phase meter 9, the first input of which is fed into harmonic oscillation (Fig. 3, a) from the second output of the master oscillator 1. The phasometer 9 measures the phase shift Δφ proportional to the measured pressure P, which is fixed at the second input of block 10 registration.

Следовательно, частотный детектор 18 обеспечивает обнаружение момента возникновения «обратной работы», а триггер 19 и двойной балансный переключатель 20 устраняют ее. Блоком 10 регистрации фиксируется номер дистанционного датчика давления и измеряемое им давление Р с высокой точностью.Therefore, the frequency detector 18 provides detection of the moment of occurrence of "reverse operation", and the trigger 19 and the double balance switch 20 eliminate it. The registration unit 10 fixes the number of the remote pressure sensor and the pressure P measured by it with high accuracy.

Сканирующее устройство обеспечивает последовательный опрос всех дистанционных датчиков давления, регистрацию их номеров и измеряемых давлений. Дистанционный датчик давления необходим в тех случаях, когда непосредственное (контактное) измерение давления невозможно выполнить.The scanning device provides a sequential survey of all remote pressure sensors, registration of their numbers and measured pressures. A remote pressure sensor is necessary in cases where a direct (contact) pressure measurement cannot be performed.

Основное преимущество систем автоматической телеиндикации с применением приемоответчиков на ПАВ состоит в возможности изготовить пассивный, т.е. не требующий источника питания приемоответчик с малыми габаритами.The main advantage of automatic teleindication systems with the use of surfactant transponders is the ability to manufacture passive, i.e. small-sized transponder requiring no power supply.

Используемый приемоответчик предоставляет возможность дистанционного считывания несущей им информации о давлении неограниченное число раз, в автоматическом режиме.The transponder used provides the ability to remotely read the pressure information that it carries, an unlimited number of times, in automatic mode.

Другое преимущество заключается в возможности совмещения функций переизлучения энергии, кодирования постоянной информации о номере и функции датчика давления в одном устройстве с простой конструкцией.Another advantage is the possibility of combining the functions of energy re-emission, coding of constant number information and the function of a pressure sensor in one device with a simple design.

Положительным свойством приемоответчика на ПАВ можно считать также малые затраты на длительную эксплуатацию (отсутствие батареи и большое время наработки на отказ).A positive property of a surfactant transponder can also be considered low costs for long-term operation (lack of battery and long MTBF).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности определения номера дистанционного датчика давления и измеренного им давления. Это достигается путем устранения явления «обратной работы» за счет стабилизации фазы опорного напряжения, выделяемого непосредственно из принимаемого ФМн-сигнала. Указанная стабилизация фазы опорного напряжения обеспечивается применением частотного детектора, триггера и двойного балансного переключателя. Причем частотный детектор обеспечивает обнаружение момента возникновения «обратной работы», а триггер и двойной балансный переключатель устраняет ее.Thus, the proposed device in comparison with the prototype provides an increase in the reliability of determining the number of the remote pressure sensor and the pressure measured by it. This is achieved by eliminating the phenomenon of “reverse operation” by stabilizing the phase of the reference voltage, which is extracted directly from the received PSK signal. The specified stabilization of the phase of the reference voltage is provided by the use of a frequency detector, a trigger and a double balanced switch. Moreover, the frequency detector provides detection of the moment of occurrence of "reverse operation", and the trigger and double balance switch eliminates it.

Claims (1)

Устройство для дистанционного измерения давления, содержащее сканирующее устройство и приемоответчик, при этом сканирующее устройство содержит последовательно включенные задающий генератор, усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, удвоитель фазы, делитель фазы на два и узкополосный фильтр, последовательно подключенные к выходу дуплексера фазовый детектор и блок регистрации, второй вход которого через фазометр соединен с вторым выходом задающего генератора, а приемоответчик выполнен в виде многоотводной линии задержки на поверхностных акустических волнах, включающей встречно-штыревой преобразователь, который выполнен в виде двух гребенчатых систем электродов, нанесенных на поверхность звукопровода, электроды гребенок соединены шинами, которые связаны с микрополосковой приемопередающей антенной, при этом на звукопроводе размещены тонкая мембрана и отражающая решетка, отличающееся тем, что сканирующее устройство снабжено частотным детектором, триггером и двойным балансным переключателем, причем к выходу узкополосного фильтра последовательно подключены частотный детектор, триггер и двойной балансный переключатель, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, а выход подключен к второму входу фазового детектора и фазометра. A device for remote pressure measurement, comprising a scanning device and a transponder, the scanning device comprising a serially connected master oscillator, a power amplifier, a duplexer, the input-output of which is connected to a transceiver antenna, a phase doubler, a phase divider into two, and a narrow-band filter connected in series to the output of the duplexer is a phase detector and a recording unit, the second input of which through a phase meter is connected to the second output of the master oscillator, and the transponder is made in de multi-tap delay line on surface acoustic waves, including an interdigital transducer, which is made in the form of two comb systems of electrodes deposited on the surface of the sound duct, the electrodes of the combs are connected by buses that are connected to the microstrip transceiver antenna, while a thin membrane and a reflective one are placed on the sound duct grating, characterized in that the scanning device is equipped with a frequency detector, a trigger and a double balanced switch, and to the output of narrow bands th filter connected in series with a frequency detector, and a double balanced trigger switch, a second input coupled to an output of the narrowband filter and the output being connected to the second input of the phase detector and the phase meter.
RU2010105425/28A 2010-02-15 2010-02-15 Device for remote pressure measurement RU2415392C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105425/28A RU2415392C1 (en) 2010-02-15 2010-02-15 Device for remote pressure measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105425/28A RU2415392C1 (en) 2010-02-15 2010-02-15 Device for remote pressure measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2415392C1 true RU2415392C1 (en) 2011-03-27

Family

ID=44052950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105425/28A RU2415392C1 (en) 2010-02-15 2010-02-15 Device for remote pressure measurement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2415392C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528555C2 (en) * 2013-01-09 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Авангард" Device for remote pressure measurement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528555C2 (en) * 2013-01-09 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Авангард" Device for remote pressure measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seifert et al. Mechanical sensors based on surface acoustic waves
JP4293194B2 (en) Distance measuring device and distance measuring method
US10309813B2 (en) Method and system for fluid flow rate measurement
US7434989B2 (en) SAW temperature sensor and system
US9494676B2 (en) Paired ZF sampling for pulse running time filling level sensor
US4467235A (en) Surface acoustic wave interferometer
US20120266676A1 (en) Method and device for improved measurement of ultrasound propagation time difference
JPH06331733A (en) Method and equipment for measuring distance
US2418538A (en) Measurement of distance by frequency-modulated carrier wave
US7958786B2 (en) Flow measurement system and method using enhanced phase difference detection
JP4828245B2 (en) Light wave distance meter
Stelzer et al. Readout unit for wireless SAW sensors and ID-tags
RU2415392C1 (en) Device for remote pressure measurement
RU2585487C1 (en) Passive temperature sensor operating on surface acoustic waves
RU2339925C1 (en) Pressure remote measuring device
JP2005300504A (en) Ultrasonic position detecting input device
RU2296432C1 (en) Method for autocorrelation receipt of noise-like signals
RU2244908C2 (en) Device for remote measuring of pressure
RU2528555C2 (en) Device for remote pressure measurement
RU2485676C1 (en) Device for remote measurement of atmospheric parameters
RU2311623C2 (en) Device for remote measuring of pressure
RU2472126C1 (en) Device for remote measurement of pressure
RU2475716C1 (en) Sensitive element for measurement of physical quantities on magnetostatic waves
RU186027U1 (en) DEVICE FOR DOPPLER FREQUENCY DEFINITION DETERMINATION BY THE PHASOMANIPULATED SIGNAL INFORMATION BY THE WEIGHTED APPROXIMATION OF PHASE DEFLECTION
JP2009281975A (en) Surface acoustic wave device and sensor