SU1068739A2

SU1068739A2 - Measuring frequency converter

Info

Publication number: SU1068739A2
Application number: SU823473446A
Authority: SU
Inventors: Владимир Яковлевич Баржин; Федор Федорович Колпаков; Владимир Алексеевич Шевелев; Владимир Альбертович Писарев; Юрий Семенович Шмалий
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1982-07-22
Publication date: 1984-01-23

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт. св. N 879333, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени исследуемых параметров, в него введены третий пьезорезо натор, вход щий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третш смеситель , причем третий пьезорезонатор подалючен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесител , второй вход кото|юго соединен с выходом источника зталонной частоты, а выход подключен к блоку разделени сигналов. ir1NMV4vM Фиг.1 liumii iimwMEASURING FREQUENCY CONVERTER on author. St. N 879333, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy of the parameters under study, a third piezoresonator included in the two-parameter sensor, a third oscillator and a third mixer are entered into it, and the third piezoresonator is supplied to the third oscillator, the output of which is connected to the first input the third mixer, the second input, which is | south, is connected to the output of the source of the reference frequency, and the output is connected to the signal separation unit. ir1NMV4vM Figure 1 liumii iimw

Description

Изобретение относитс к технике измерени неэлектрических величин и может быть использовано при построении телеметрических систем одновременного контрол силовых и температурных воздействий на исследуемый объект.The invention relates to a technique for measuring non-electric quantities and can be used in the construction of telemetry systems for the simultaneous control of power and temperature effects on a test object.

По основному авт. св. № 879333 известен измерительный частотный преобразователь, содержащий двухпараметровый частотный датчик с двум акустически разв занными пье- ю зорезонаторами, выполненными на одной пьезокварцевой пластине и подключенными к первому и второму автогенераторам соответственно , первый и второй смесители, источник эталонной частоты, блок разделени 5 сигналов, формирователь временных интервалов и два реверсивных счетчика, причем выходы первого и второго автогенераторов через соответствующие смесители подключены к блоку разделени сигналов, выходы ис- точника эталонной частоты соединены с входами первого и второго смесителей, блока разделени сигналов, св занного выходами с соответствующими информационными входами первого и второго реверсивных счетчиков 1. Однако известное устройство имеет недостато шую точность измерений из-за отсутстЁи учета в устройстве приращений козффициентов силовой и температурной чувствихелыюсти под действием измер емых температур и силовых полей соответственно. Целью изобрете}ш вл етс повышение точности измерени исследуемых параметров путем более точного учета значений фициентов силовой и темпзратурной чувст- 35 вительности. Поставленна цель достигаетс тем, что в измерительный частотный преобразователь введены третий пьезорезонатор, вход щий в состав двухпараметрового датчика, третий автогенератор и третий смеситель, причем третий пьезорезонатор подключен к третьему автогенератору, выход которого подключен к первому входу третьего смесител , второй вход которого соединен с выходом эталонной частоты, а выход подключен к блоку разделени сигналов, На фигЛ показана функциональна схема измерительного частотного преобразовател ; на фиг. 2 - одна из возможных конструкций двухпараметрового частотного датчика; на фиг. 3 - разрез А-- на фиг. 2. Шмерительный частотный преобразователь содержит двухпараметровый частотный датчик 1, в состав которого входит пьезокварцева пластина с трем акустически, разв занными между собой пьезорезонаторами 2-4, три автогенератора 5-7, три смесител 8-10, источник 11 эталонной частоты , блок 12 разделени сигналов, формирователь 13 ьременных интегралов и два реверсивных счетчика 14 и 15.According to the main author. St. No. 879333 is known a measuring frequency converter containing a two-parameter frequency sensor with two acoustically-developed piezo resonators, made on one piezoquartz plate and connected to the first and second autogenerators, respectively, the first and second mixers, the source of the reference frequency, the separation unit 5 signals, driver time intervals and two reversible counters, with the outputs of the first and second oscillators connected to the signal separation unit through appropriate mixers The outputs of the reference frequency source are connected to the inputs of the first and second mixers, the signal separation unit associated with the outputs of the corresponding information inputs of the first and second reversible counters 1. However, the known device has a lack of measurement accuracy due to the lack of counting in the increment device. the force and temperature sensitivity coefficients of the body under the action of measured temperatures and force fields, respectively. The aim of the invention is to increase the accuracy of measurement of the parameters under study by more accurately taking into account the values of force and temperature sensitivity of the participants. The goal is achieved by introducing a third piezoresonator in the measuring frequency converter, part of a two-parameter sensor, a third oscillator and a third mixer, the third piezoresonator being connected to a third oscillator, the output of which is connected to the first input of the third mixer, the second input of which is connected to the output the reference frequency, and the output is connected to the signal separation unit; FIG. shows a functional diagram of the measurement frequency converter; in fig. 2 - one of the possible designs of a two-parameter frequency sensor; in fig. 3 - section A-- in FIG. 2. The measuring frequency converter contains a two-parameter frequency sensor 1, which includes a piezo-quartz plate with three acoustic piezoresonators 2-4, interconnected by each other, three auto-oscillators 5-7, three mixers 8-10, source 11 of reference frequency, split unit 12 signals, a 13-time integral driver and two reversible counters 14 and 15.

Двз спараметровый частотный датчик 1 содержит корпус 16 и изготовленные за одно целое с ним мембрану 17 и поддерживающие мембранные стойки 18. В корпусе 16 на поддерживающие мембранные стойки 20 25 18 устанавливаетс пьезоквардева пластина 19 (LC-срез) с трем парами круглых электродов 20. Круглые электроды 20 нанесены на пьезоквардевой пластине 19 так, чтобы резонаторы 2-4 были акустически разв заны (отсутствовала возможность захвата частот) и их центры были расположены под углом 120° относительно центра пьезокварцевой пластины 19, что необходимо дл обеспечени разных по величине и знаку коэффициентов силовой чувствительности кварцевых резонаторов. В процессе сборки двухпараметрового частотного датчика 1 на мембрану воздействуют давлением, при этом поддерживающие мембранные стойки отклон ютс в стороны и в них вставл етс пьезокварцева пластина, причём таким образом, чтобы ось каждого резонатора проходила через центр поддерживающей мембранной стойки 18 и центр пьезокварцевой пластккы . При сн тии давлени пьезокварцепластины . При сн тии давлени пьезокварцева пластина оказьшаетс зажатой в трех поддерживающих мембранных стойках. При измерении воздействзш)щего давлени Р происходит изменение сжимающихс усилий F, пропорциональных давлению и прикладываемых к каждому резонатору (эффект тензочувствительности ). Воздействие температуры т на кварцевые резонаторы происходит че-рез мембрану контактным путем и путем радиации (эффект термочувствительности). Измерительный частотный преобразователь работает следующим образом. Двухпараметровый частотный датчик 1 находитс под одновременным воздействием ( зшового и температурного полей. АвтОгенераторы 5-7 генерируют сигналы с частотами i, ло )С1« { г--т V 1-а рСТ-Т)СР-РоУ, $2 2о+«-tf )а1тСТ О . ()(r-.fo)i - $30- «xlv з1 Ст°-Т7) (T -TJCf-Fa .The CWP parameter frequency sensor 1 comprises a housing 16 and a membrane 17 and supporting membrane supports 18, which are made in one piece with it. In the housing 16, a piezo-guard plate 19 (LC cut) with three pairs of round electrodes 20 is mounted on the supporting membrane supports 20 25 18. Round The electrodes 20 are deposited on a piezoelectric plate 19 so that the resonators 2-4 are acoustically developed (there was no possibility of capturing frequencies) and their centers were located at an angle of 120 ° relative to the center of the piezoquartz plate 19, which is necessary provide different magnitude and sign of the coefficients of the power sensitivity of quartz resonators. In the process of assembling a two-parameter frequency sensor 1, the membrane is subjected to pressure, while the supporting membrane stands are deflected to the sides and a piezoquartz plate is inserted into them, so that the axis of each resonator passes through the center of the supporting membrane piezquartz plate. When the pressure of the piezoquartice plate is removed. When the pressure is released, the piezo quartz plate is clamped in three supporting membrane supports. When measuring the impact pressure P, there is a change in the compressive force F, which is proportional to the pressure and is applied to each resonator (strain-sensitivity effect). The effect of temperature t on quartz resonators occurs through the membrane by contact and by radiation (the effect of heat sensitivity). Measuring frequency converter operates as follows. The two-parameter frequency sensor 1 is under simultaneous influence (of a suzovy and temperature field. Auto-generators 5-7 generate signals with frequencies i, lo) C1 {{r - t V 1 -a pCT-T) CP-RoW, $ 2 2о + "- tf) a1CTT. () (r-.fo) i - $ 30- «xlv з1 Ст ° -Т7) (T -TJCf-Fa.

. 2, 3) - коэффициенты термо чувствительности; (,2, 3) - коэффициентьг тензочувствительности;. 2, 3) - coefficients of thermal sensitivity; (, 2, 3) - coefficient of strain sensitivity;

-температурные коэффициенты тензочувствитель. -the temperature factors of the strain gauge.

),KV ности;), KV nosti;

КГтChgt

-силовые коэффициенты термочувствительности (, 2, 3);- force coefficients of thermal sensitivity (, 2, 3);

ПP

-измер емые температура и сила;- measured temperature and force;

П-о By

-координаты реперной точки, в которой определ лись коэффшще ты . уч t ; - частота первого, втор го и третьего автоген раторов соответственно в реперной точке (И Ь 2, 3). Эти сигналы подаютс на смесители 8-10 где смешиваютс с эталонной частотой Ss . поступающей с выхода источника И эталон ной частоты. Разностные частоты, . ,-.wr F2 2-5oitS). ,(6) ., подаютс в блок 12 разделени сигналов. Решение системы уравнений (4) -(6) мо жет быть представлено в виде ,, , Т л- ГзРа-Ть з где Т,(с ,2,„.,6)- посто нные коэффшщ енть (временные ин тервалы) Т, л ( ) Г (cxV cfgff - av олт) -, T -A4a°-TO 2T --° zTaV)i т,. д- ( aV - aV ) i Т5 ДЦ а°5гр-aSfaVrt i ТбA-t Va 2rf- Vo TF -coordinates of the reference point, in which the coefficients are defined. ac t; - the frequency of the first, second, and third autogenerators, respectively, in the reference point (And L 2, 3). These signals are fed to mixers 8-10 where they are mixed with the reference frequency Ss. coming from the output of the source And the reference frequency. Difference frequencies,. , -. wr F2 2-5oitS). , (6)., Are fed to a signal separation unit 12. The solution of the system of equations (4) - (6) can be represented in the form,,, T l - GzRa-T z where T, (s, 2, ..., 6) are constant coefficients (time intervals) T , l () G (cxV cfgff - av olt) -, T -A4a ° -TO 2T - ° zTaV) i t ,. d- (aV - aV) i T5 DC and ° 5gr-aSfaVrt i TbA-t Va 2rf- Vo TF

д оцр (схст OiV - V астр) - Q-zF fot V -olr rrFVa FCa TQl-TF-аэтЛ И Jd stsr (skht OiV - V asters) - Q-zF fot V -olr rrFVa FCa TQl-TF-aetL AND J

Перед началом измерений по известным /коэффициентам термочувствительности , тензочувствительносги 0 , температурным коэффициентам тензочувствительности , силовым коэффшщентам термочувствительности расчитываютс времени в соответствии с уравне1у1 ми (9) и (10). Формирователь 13 временных интервалов настраиваетс на формирование временных интервалов по сигналу Пуск. В течение времени Т импульсы частоты Рд подают реверсивного счетчика 14, где считываютс на суммирование. В течение времени ,TI импульсы частоты подаютс на. реверсивный счетчик 14, где считываютс на вычитание. В течение времени импульсы частоты .2 подаютс на реверсивный счетчик 14, где считываютс на суммирование . Аналогичным образом происходит считыванк импульсов частот . Fj. и f, вторым реверсивным счетчиком 15 согласно уравнению (8). Результат, записанный в реверсивных счетчиках 14 и 15, представл ет собой двоичный код параметров Р и Т, . Причем в соответствии с алгоритмом вычислени (7) -(8) приращение на едиршцу младшего разр да в двоичном коде соответствует приращению температуры и силы на и 1 Н, следовательно, погрешность измерени и силы составл ет и 1 Н. Дл уменьшени погрешности измерени температуры и силы соответственно впит раз необходимо увеличить времена измерени T,Ti н Tj в ri раз, а , и Ть - в.т раз. . Наличие в предлагаемом измерительном частотном .преобразователе третьего пьезорезонатора , третьего автогенератора и третьего смесител выгодно отличает его от известного ,, так как позвол ет повысить точность измерени исследуемых параметров. На кра х динамических диапазонов измер емых температур и давлений, т.е. в точках, наиболее удаленных от реперной точки, точ}Юсть измерени звеличиваетс примерно в 4 раза.,Before starting measurements, the known / thermal sensitivity coefficients, strain gages 0, temperature sensitivity coefficients, and thermal sensitivity coefficients are calculated according to equations (9) and (10). The shaper 13 time slots is configured to time slots based on the Start signal. During time T, frequency pulses Pd are fed to a reversible counter 14, where they are read for summation. Over time, TI frequency pulses are applied to. reversible counter 14, where it is read into subtraction. Over time, the frequency pulses .2 are fed to the reversible counter 14, where they are read for summation. Similarly, reading of frequency pulses occurs. Fj. and f, the second reversible counter 15 according to equation (8). The result recorded in the reversible counters 14 and 15 is the binary code of the parameters P and T,. Moreover, in accordance with the calculation algorithm (7) - (8), the increment by the low-order bit in the binary code corresponds to the temperature and force increment by and 1 N, therefore, the measurement error and force is 1 N. For reducing the measurement error of temperature and the forces, respectively, are absorbed times. It is necessary to increase the measurement times T, Ti and Tj by ri, and, and Ti, by .m times. . The presence in the proposed measuring frequency transducer of the third piezoresonator, the third oscillator and the third mixer distinguishes it favorably from the known one, as it allows to increase the measurement accuracy of the parameters under study. At the edges of the dynamic ranges of measured temperatures and pressures, i.e. at the points furthest from the reference point, the point} Measurement size is about 4 times less,

Claims

MEASURING FREQUENCY CONVERTER by ed. St. No. 879333, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement of the studied parameters, a third piezoresonator is included in it, which is part of a two-parameter sensor, a third oscillator and a third mixer, and the third piezoresonator is connected to a third oscillator, the output of which is connected to the first input of the third mixer the second input of which is connected to the output of the reference frequency source, and the output is connected to the signal separation unit.

Kqffp

Figure 1

1 . 1068739