SU1103098A1 - Частотный датчик давлени - Google Patents

Abstract

ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий объемный сверхвысокочастотный резонатор, образованный двум  коаксиально расположенными цилиндрами , торцова  стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного элемента , образующего с торцовым второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждени  и съема колебаний, о т л и ч.а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности за счет исключени  вли ни  элементов св зи системы возбуждени  на выходную частоту в нем система возбуждени  колебаний выполнена в виде триодного сверхвысокочастотного генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и анодом, совмещенным с. мембранным упругим чувствительным элементом. (Л 00 о :о X

Description

Изобретение относитс  к контрольно-иэмерительной технике, в частност к частотным датчикам абсолютного дав лени  с промежуточным преобразование давлени  в перемещение подвижного электрода. Известны датчики давлени  с механотронным преобразователем перемещени  подвижного электрода в электрический сигнал, в которых под действи ем измер емой величины измен ютс  рассто ние и ток между электродами механотрона lj . При высокой чувствительности эти устройства обладают невысокой точностью и малым динамическим диапазоном из-за вли ни  на ток лампы множества побочных факторов(вибраци , режим питани  лампы, внешние пол , радиаци  и т.д.). Кроме того, известные устройства не обеспечивают на выходе частотный сигнал. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  частотный датчик давлени , содержащи полый цилиндрический корпус с мембраной на торце, в котором коаксиаль но размещен второй цилиндр. Междумембраной и торцом второго цилиндра образуетс  конденсатор, включенный в цепь объемного сверхвысокочастотногв (СВЧ) резонатора, представл ющего со бой полость между стенками цилиндров 2 . В резонаторе возбуждаютс  СВЧ колебани  за счет генератора, соединенного с СВЧ резонатором кабельной линией. Недостатком такого устройства  вл етс  существенное вли ние парамет ров линии св зи генератора с резонатором на точность, особенно при значительном изменении выходной частоты датчика. Целью изобретени   вл етс  повыше ние точности измерени  за счет исключени  вли ни  элементов св зи системы возбуждени  на выходную частоту. Указанна  цель достигаетс  тем, что в частотном датчике давлени , содержащем объемный СВЧ резонатор, образованный двум  коаксиально расположенными цилиндрами, торцова  стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного элемента, образующего с торцом второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждени  и съема колебаний упом нута  система возбуждени  колеба ний выполнена в виде триодного СВЧ. генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торЦе второго цилиндра, и анодом , совмещенным с мембранным упругим чувствительным элементом. На чертеже приведена конструкци  датчика, разрез. Датчик образован трем  коаксиалы ными цилиндрами 1, 2 и 3, мембранным упругим чувствительным элементом 4. и настроечным поршнем 5. Цилиндр 2 имеет на торце мелкоструктурную сетку 6, котора  образует с торцом 7 цилиндра 3 и совмещенным с мембраной 4 анодом 8 триодный СВЧ генератор, представл ющий трехэлектродную СВЧ лампу 9. Лампа взаимодействует с анодно-сеточным СВЧ резонатором 10 и катодным резонатором 11, которые образованы по верхност ми цилиндров 1,2 и 3, плоскостью мембраны 4, торцовыми стенками 12, 13 и 14 и настроечным поршнем 5. Дл  съема колебаний в полость резонатора 10 введен элемент св зи 15 с гермовводом 16. За счет диэлектрической втулки 17 обеспечиваетс  герметизаци  полостей резонаторов 10 и 11 дл  вакуумировани  лампы 9. Торцова  стенка 7 служит катодом лампы 9, подогреваемым нитью накала 18. Втулки 19, 20, изол ционные слои 21, 22 и 23 совместно с торцовыми стенками 12, 13 и 14 необходикы дл  подачи питани  на лампу 9, и разделени  путем токов СВЧ и питани . Т ги 24 служат дл  настройки катодного резонатора при изготовлении датчика. Датчик работает следующим образом. При включении питани  в системе лампы 9 - резонаторы 10 и 11 возбуждаютс  СВЧ колебани  и подаютс  через элемент 15 на выход датчика. Частота колебаний зависит от емкости между анодом 8 и сеткой б, частично от емкости между анодом 8 и катодом 7. Измер емое давление деформирует мембрану 4, при этом измен ютс  анодно-сеточна  и анодно-катодна  емкости , что приводит к изменению выходной частоты Датчика, , . Коэффициент преобразовани  прогибл мембраны 4 в частоту может быть вь5брач в пределах 0,1-2 МГц/мкм при выходной частоте датчика в пределах 0,2-5 ГГц соответственно. Коэффициент преобразовани  давлени  в частоту зависит о от параметров мембраны 4. Погрешность датчика без учета несовершенств мембраны 4 может находитьс  в пределах (1,5-10)ЮТ . За счет исключени  элементов св зи генератора с резонатором существенно возрастает точность измерени  и динамический диапазон выходного сиг- нала. Кроме того, размещение генератора СВЧ внутри резонатора существенно повышает помехоустойчивость и уп311030984

рощает конструкцию датчика. Датчик ную аппаратуру в СВЧ диапазоне при пригоден дл  непосредственной радио- подключении к его выходу передающей передачи выходного сигнала на антенны.

Claims (1)

1. ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий объемный сверхвысокочастотный резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембран- ного упругого чувствительного элемента, образующего с торцовым второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту, в нем система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного сверхвысокочастотного генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и анодом, совмещенным с. мембранным упругим чувствительным «g элементом.

   SU.„. п 03098