SU1069192A1 - Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь - Google Patents
Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- SU1069192A1 SU1069192A1 SU823484852A SU3484852A SU1069192A1 SU 1069192 A1 SU1069192 A1 SU 1069192A1 SU 823484852 A SU823484852 A SU 823484852A SU 3484852 A SU3484852 A SU 3484852A SU 1069192 A1 SU1069192 A1 SU 1069192A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- mixer
- input
- mixers
- opposite
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий высокочастот1 ный генератор, усилитель, подключенный к его выходу первый смеситель , и мембранный датчик на поверхностных акустических волнах, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины, на противоположных сторонах которой на одинаковом рассто нии от ее центра расположены пара противолежащихвходных и пара противолежащих выходных встречноштыревых преобразователей (ВШП, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и точности измерений, он дополнительно содержит последовательно включенные второй, третий и четвертый смесители, при этом выход генератора соединен с входными Bum и вторыми входами первого и с третьего смесителей, вторые входы s второго и четвертого смесителей (Л соединены с соответствующими выходньвии ВШП, выход первого смесител соединен с лервым входом второго смесител , а выход четвертого с входом усилител .
Description
05 со
to
Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано в акустоэлектронных измерительных устройствах дл изме рени давлени , температуры и других величин, Известен дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь , содержащий два пьезоэлектрических .резонатора, схемы их возбуждени , усилители и формирователь разностной частоты 11, Недостатком преобразовател вл етс недостаточно высока чувствительность и значительна погрешность при малых изменени х измер емых величин. Наиболее близким техническим ре шением к изобретению вл етс дифф ренциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь, содержащий высокочастотный генератор усилитель, подключенный к его выхо ду первый смеситель и мембранный датчик. на поверхностных акустических -волнах (ЛАВ), выполненный В виде пьезоэлектрической пластиНы , на противоположных сторонах которой на одинаковом рассто нии о ее центра расположены пара противо лежа1дих входных и пара противолежа выходных встречно-штыревых преобра зователей (ВИП) . В этом устройстве ВШП соединены с усилител ми так, что образуютс два автогенератора, выходы которых через буферные усилители соединены с входами смесител . При воздействии на пластину акус тического сигнала(при изменении : акустического давлени ) измен етс скорость и длина пути распространени ПАВ,, измен ютс частоты колеба ний автогенераторов с ВШП и соответственно измен етс сигнал разностно частоты на выходе смесител / Это устройство обладает повышенной линейностью характеристик преобразова ни акустического воздействи в час тоту и малой чувствительностью по отношению к изменени м температуры, влажности и другим дестабилизирующи факторам 121, Недостатками известного устройст ва вл етс ограниченна чувствительность и высока погрешность, особенно в области малых информацио ных воздействий. Его чувствительнос зависит в первую очередь от величины времени задержки ПАВ, При малых информационных воздействи х длина пути распространени ПАВ измен етс незначительно, и перестройка выходной частоты оказываетс малой. Кроме того, в обоих автогенераторных кольцах неизбежно существуют флуктуации параметров, привод щие к по влению нестабильности их основных частот и как следствие - к нестабильности разностной частоты. Медленные флуктуации параметров автогенераторов , вызванные такими дестабилизирующими факторами, как изменение температуры окружающей среды, влажности и др. оказываютс коррелированными , поскольку это вли ние осуществл етс через общую пьезоэлектрическую пластину. Быстрые же уходы их частот некоррелированы, так как они вызваны прежде всего естественными шумами в активных элементах обоих усилителей. Дифференциальный принцип построени устройства позвол ет уменьшить вли ние медленных флуктуации. Быстрые же флуктуации не ослабл ютс , а наоборот увеличивают депрессию флуктуации выходной частоты, что рсобенно-нежелательно при быстром изменении информационного воздействи , например, при использовании измерительного преобразовател в качестве приемника акустических сигналов. Кратковременна относительна нестабильность частот обоих автогенераторов определ ет пороговую чувствительность измерительного преобразовател и без применени специальных мер по стабилизации составл ет I-IO - . Например , дл частот возбуждени пор дка 80 МГц, абсолютные значени уходов частоты составл ют 400 800 Гц, что и обуславливает низкую пороговую чувствительность известного устройства и большую погрешность измерений, особенно при малых информационных воздействи х. Цель изобретени - повышение чувствительности дифференциального измерительного акустоэлектронного преобразовател и точности измерений . Поставленна цель достигаетс тем, что дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь , содержащий высокочастотный генератор, усилитель, подключенный к его выходу первый смеситель и мембранный датчик на ПАВ, вьшолненный в виде пьезоэлектрической . пластины, на противоположных сторонах которой на Одинаковом рассто нии от ее центра расположены пара противолежащих входных и пара противолежащих выходных ВШП, дополнительно содержит последовательно включенные второй, третий и четвертый смесители, при этом выход генератора соединен с входными ВЫП и вторыми входами первого и третьего смесителей, вторые входы второго и четвертого смесителей соединены с еоответстзующими выходными BUffl, выход первого смесител соединей с nepatiiM входом второго смесител , а выход четвертого - с входом усилител ,
На фиг, 1 приведена функциональна схегла предлагаемого измерительного преобразовател , на фиг. 2 конструкци мембранного датчика.
Измерительный преобразователь содержит высокочастотный генератор 1 и мембранный датчик 2, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины 3, имеющей утоньшение-мембрану 4. На обеих сторонах мембраны 4 расположены соответственно два входных 5, б и два выходных 7, 8 ВШП. Входные ВШП 5 и 6 подключены к высокочастотному генератору 1. Измерительный преобразователь содержит также последовательно соединенные четыре смесител 9-12 и усилитель 13. Выход высокочастотного генератора 1 соединен с вторыми входами первого 9 и третьего 11 смесителей. Вторые входы второго смесител 10 и четвертого 12 соединены с выходными ВШП 8 и 7 соответственно . Выход усилител 13 соединен с первым входом первого смесител 9.
Противолежащие ВШП 5,6 и 7,8 расположены на одинаковом рассто нии от центра пластины 3. ЬШП 5,7 и 6,3 образуют две линии задержки ПАВ.
Устройство работает следующим . образом.
Сигнал с частотой с высокочастотного генератора 1 поступает на мембранный датчик 2 и одновременно к входным ВШП 5,6 и к входам смесителей 9 и 11. Электрические колебани , поступающие на ВШП 5,6 преобразуютс в распростран ющиес на верхней и на нижней сторонах мембра ны в обеих лини х задержки одновременно . С выходных ВШП 7 и 8 колебани поступают на входы смесителей 10 и 12 соответственно. Включенные кольцом смесители 9 - 12 и усилител 13 представл ют собой автоколебательную систему, в которой при выполнении условий баланса фаз и бала са амплитуд возникают автоколебани , частота которых на выходе усилтел 13 равна Оц. . При отсутствии иформационного акустического сигнала времена задержек ПАВ на верхней и нижней сторонах мембраны 4 при идентичных структурах ВЫП одинаковы и равны , где I - рассто ние 1eждy входным и выходным ВШП,а V- скорость распространени ПАВ.Задержанные на врем С сигналы с частотой,равной частоте высокочастоного генератора оа , но сдвинутые по
фазе относительно него на величину tp.uitr подаютс на смесители 11 и 10.
На входы, смесител 9 поступают сигналы с частотами о и a , где и)а - частота колебаний сигнала, поступающего на второй вход смесител 9 с выхода усилител 13. На выходе смесител 9 вьщел етс сигнал суммарной частоты GOo ( . Па выходе второго смесител 10 формируетс колебание с разностной частотой и поступает на первый вход трет его смесител И. На второй вход третьего смесител 11 поступает колебание с выхода генератора 1. На выходе третьего смесител выдел етс колебание с разностной частотой iOcx- 1 I которое поступает на вход четвертого смесител 12. На второй вход четвертого смесител 12 поступает колебание с выходного ВШП. На выходе четвертого смесител формируетс колебание с суммарной частотой (а) . При прохождении в усилителе 13 колебани усиливаетс и задерживаютс на врем tj Дл данного режима работы рассматриваемого измерительного преобразовател характерHfciiM вл етс то, что частота автоколебаний Lu)q должна быть больше, чем частота колебаний генератора иОо и усилитель 13 может быть как инвертируемьм, так и неинвертируемым . Boз;ю yeн другой режим работы предллгаегюго устройства, при котором ,
. В динамическом режиме, т.е. при воздействии информационного сигнала мембр-ана испытывает механические деформации, что приводит к изменени геометрии ВШП и к изменёник пути t распространени ПАВ. Это приводит кпротивофазному изменению времени задержки сигнала, распростран ющегос по верхней и нижней сторонам. Пр этом приращени длин пути распространени ПАВ it на верхней и нижней сторонах мембраны одинаковы, то проти юположны по знаку, изменени времен задержки высокочастотного сигнала также одинаковы и противоположны по знаку и составл ют величину tAt-u-H/v . В то же врем колебани с ВШП 7 и 8 поступают на входы смесителей 10 и 12, которые в процессе преобразовани внос т фазовые сдвиги 1«3(1 (.tiut) . Следовательно в кольцевой автоколебательной системе , .образованной последовательHfcjM соединением смесителей 9-12 и усилител 13 произойдет изменение суммарного разового набега на величину vp 2ido- t . Изменение суммарного фазового сдвига приводит к. нарушению услови баланса фаз на частоте (jJa , что ведет к изменению частоты автоколебаний кольцевой системы. Нова частота U)a. определ etc/} из услови баланса фаз. Таким образом, при воздействии на измерительный преобразователь информационного сигнала измен етс суммарный фазовый набег в кольцевфй автоколебательной системе, состф щей из смесителей 9 - 12 и усили тел 13, и,следовательно, измен етс частЬта автоколебаний этой цепи Пфи этом линейное изменение At при , в6дит к линейному измененЦю выходной .частоты преобразовател . Особенностью предлагаемого устрс«йства вл етс то, что его выходНс ( частота при идентичных смесител х практически не зависит от частоты высокочастотного генератора Wo , а., следовательно, и от его нестабильности. Кроме того, воздейС1 вие всех дестабилизирующих факторов на мембрану приводит к одинакоBIJM по величине и знаку изменени м задержки ПАВ на ее верхней и нижней стЕоронах, а за счет противофазного стфлени фазовые сдвиги, обусловленные изменением зтих задержек, компенсируютс в кольцевой автоколебательной системе. Эти обсто тельства позвол ют существенно повысить .чувствительность измерительного преобразовател и точность измерений информационного сигнала. Предлагаемый измерительный преобразователь по частоте 80 МГц при Г 10 и относительной нестабильности частоты 10 более чем в 600 раз .чувствительней известного преобразовател в случае, если усилитель вл етс инвертирующим и чувствительней более чем в 300 раз, если усилитель вл етс неинвертирующим . Минимальное Фиксируемое информационное приращение адекватно определ ют среднеквадратическую погрешность измерени . Поэтому можно погрешность преобразовани в предложенном устройстве во столько же раз меньше, по сравнению с известным. Таким образом, предлагаемое устройство обЛсщает более высокой чувствительностью и точностью по сравнению с известными измерительными преобразовател ми.
Claims (1)
- ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий высокочастот- ' ный генератор, усилитель, подключенный к его выходу первый смеситель , и мембранный датчик на поверхностных акустических волнах, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины, на противоположных сторонах которой на одинаковом расстоянии от ее центра расположены пара противолежащих входных и пара противолежащих выходных встречноштыревых преобразователей (ВШП), отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, он дополнительно содержит последовательно включенные второй, третий и четвертый смесители, при этом выход генератора соединен с входными ВШП и вторыми входами первого и третьего смесителей, вторые входы <д второго и четвертого смесителей соединены с соответствующими выходными ВШП, выход первого смесителя соединен с первым входом второго смесителя, а выход четвертого с* входом усилителя.riisСО ю '1069192
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823484852A SU1069192A1 (ru) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823484852A SU1069192A1 (ru) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1069192A1 true SU1069192A1 (ru) | 1984-01-23 |
Family
ID=21027075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823484852A SU1069192A1 (ru) | 1982-08-09 | 1982-08-09 | Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1069192A1 (ru) |
-
1982
- 1982-08-09 SU SU823484852A patent/SU1069192A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
.1. Налов В.В. Пьеэорезонансные датчики. М., Энерги , 1978, с. 120-124. 2. Патент US № 4100811, кл. ,54, опублик. 1978 (прототип . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4467235A (en) | Surface acoustic wave interferometer | |
JPS6390722A (ja) | 位相差法による超音波流速計 | |
US4621530A (en) | Surface acoustic wave accelerometer | |
SU1069192A1 (ru) | Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь | |
KR920010913B1 (ko) | 와 유량계 | |
JPH0452586A (ja) | 測距装置 | |
SU1408545A1 (ru) | Дифференциальный акустоэлектронный преобразователь | |
SU1435968A1 (ru) | Датчик давлени | |
SU1275231A1 (ru) | Дифференциальный измерительный акустоэлектронный преобразователь | |
SU1603288A1 (ru) | Устройство дл определени концентрации свободного газа в жидкофазных средах | |
SU775637A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
SU606127A1 (ru) | Измеритель скорости звука в жидкост х | |
SU1457587A1 (ru) | Устройство калибровки преобразователей сигналов акустической эмиссии | |
SU1091042A2 (ru) | Пьезоэлектрический частотный датчик давлени | |
SU1464110A1 (ru) | Устройство дл измерени линейных ускорений | |
SU1483266A1 (ru) | Фазовый ультразвуковой расходомер | |
SU1105803A1 (ru) | Датчик дл изменени концентрации газов | |
RU2018131C1 (ru) | Акселерометр на поверхностных акустических волнах | |
SU1191815A1 (ru) | Импульсно-интерференционный способ определени скорости ультразвука | |
SU513266A1 (ru) | Устройство дл измерени резонансной частоты объектов | |
SU373539A1 (ru) | Ультразвуковой уровнемер | |
SU1578526A1 (ru) | Датчик силы | |
SU1272122A1 (ru) | Устройство дл измерени коэффициента поглощени и скорости распространени ультразвука | |
SU917007A1 (ru) | Датчик силы | |
SU1404924A1 (ru) | Устройство дл измерени скорости распространени и коэффициента поглощени ультразвука |