SU1138668A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в качестве чувствительного элемента звукопровод с входным и выходным преобразовател ми поверхностных акустических волн, отличающеес  т ем, что, с целью повьппени  точности измерений и быстродействи , звукопровод выполнен в виде капилл рного волновода , в котором входной и выходной преобразователи размещены на торцах . 2.Устройство по П.1, о т л и что . .капилл рчающеес  тем, ный волновод выполнен с утолщением торцовых концов. 3.Устройство по П.1 и 2, о т л кчающеес  тем, что капилл рный волновод выполнен в виде V - образной трубки. 4.Устройство попп. 1и2, от (Л личающеес  тем, что капилл рный волновод выполнен в виде спирали .. а д 00 Ф ЭО

Description

1 Изобретение относитс  к технике измерени  температуры и может найти применение в системах измерени  и р гулировани  температуры. Известно устройство дл  измерени  температуры, содержащее электро акустические преобразователи, звуко провод и электронную схему возбужде ни  ц регистрации ij . Недостатком устройства  вл етс  невысокое быстродействие, обусловленное инерционностью датчика. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измере ни  температуры, содержащее в качестве чувствительного элемента зву копроврд с входным и выходным преоб разовател ми .поверхностных акустических волн 2j . Недостатками известного устройст ва  вл ютс  невысока  точность, обу ловленна  вли нием на поверхность звукопровода окружающей среды и за р знений, а также недостаточно высо кое быстродействие из-за необходимо ти наносить на поверхность звукопро вода защитное покрытие. Цель изобретени  - повышение точ ности измерений и быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  температуры, содержащем в качестве чувствительного элемента звукопровод с входным и выходным преобразовател ми поверхностных акустических волн, звукопровод выполнен в виде капилл рного волновода, в котором входной и выходной преобразователи размещены на торцах. Капилл рный волновод выполнен с утолщением торцовых концов, Капилл рный волновод выполнен в виде V-образной трубки. Капилл рный волновод выполнен в виде спирали. На фиг. 1 показана конструкци  устройства; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство с капилл ром, свернутым в спираль, усоверщенствованный вариант. Устройство (фиг. l) содержит звукопровод, выполненный в виде V--образно изогнутого в своей утонь шенной части круглого капилл рного волновода 1, изготовленного, например , из плавленного кварца. Входной 2 и выходной 3 преобразователи поверхностньтх акустических волн 82 ( ПАВ) размещены по окружности на плоских соответственно 4 и 5 торцовых поверхност х утолщенных частей (соответственно 6 и 7) волновода I и подключены к входу и выходу усилител  8, Образу  ПАВ - генератор. Плоские торцовые поверхности 4 и 5 волновода 1 переход т во внутренйий канал 9 волновода 1 с радиусом закруглени  R. Возбуждение и прием ПАВ производитс  с помощью встречноштыревых преобразователей 2 и 3 (фиг. 2/, нанесенных по окружности на плоских торцовых поверхност х 4 и 5 утолщенных частей 6 и 7 волновода 1 и снабженных, в случае волновода 1 из непьезоэлектрического материала, слоем пьезоэлектрической ОКИСИ цинка ZnO. Дл  сведени  сопротивлени  электродной структуры к подход щему уровню она может быть разделена на сегменты (фиг.2), управл емые в параллель. Возбуждение ПАВ в волноводе 1 может осуществл ть- с  также с помощью пьезоэлектричес- , ких пластин, закрепл емых на торцовых поверхност х волновода. Устройство работает следующим образом . Звукопровод своей V - образной частью помещаетс  в жидкость или газ, температуру которых необходимо контролировать. Возбуждаемые входным преобразователем 2 ПАВ канализируютс  вдоль внутренней поверхности волновода 1, Смещени  материала в капилл ре имеют подобную рэлеевским аксиальную и радиальную компоненты и не имеют азимутальной компоненты. Результатирующее распределение энергии имеет симметрию кругового цилиндра : и уменьшаетс  приблизительно экспоненциально с радиальным рассто нием от внутренней поверхности, с глубиной радиального проникновени  моды пор дка длины ПАВ ; . Прошедша  по капилл рному волноводу 1 ПАВ принимаетс  преобразователем 3. Частота, при которой происходит возбуждение ПАВ - генератора , образованного усилителем 8 (с коэффициентом усилени , достаточным дл  компенсации потерь в зву.копроводе} с включенным в цепь его обратной св зи звукопроводом, описываетс  зфавнением 2;rn uL/V Ч, где Q - частота генерации; L - рабоча  длина звукопровода су - электрический сдвиг фазы в преобразовател х 2 и 3 и усилителе В. При изменении температуры жидкос ти или газа измен етс  скорость V канализируемых по внутренней поверх ности волновода 1 ПАВ, что приво , дит к изменению частоты ПАВ- гене . ратора. Диаметр D утолщенных частей 6 R 7 звукопровода выбираетс  из ус лови  размещени  на их плоских поверхност х 4 и 5 преобразователей ПАВ 2 и 3, а также из услови  выпол нени  необходимого радиуса закруглени  R(8 + 10) И , что, в свою очередь, требуетс  дл  уменьшени  п терь ПАВ при их канализировании вдоль внутренней поверхности волновода 1.. С этой же целью уменьшени  потерь ПАВ радиусы изгибов V - образной части волновода (фиг. l) и р диусы изгибов при сворачивании волновода в спираль (фиг.3/ выбираютс  -также из услови  R(8 + Ю) . Толщина стенок d капилл рного V-образного волновода в его утоньшенной части выбираетс  небольшой, впоть до (4+6) . В этом случае . теплова  инерционность устройства, i практически полностью спределАетс  процессом нагрева погружаемой в исследуемый - объем V - образной части звукопровода, будет мала, что позвол ет повысить быстродействие процесса измерени . Кроме это-го в случае небольших величин d паразитные моды, имекмцие обычно большие глубины проникновени , избирательно удал ютс  путем поглощени  на внешней поверхности капилл рного волновода. Дл  повышени  точности измерени  звукопровод должен иметь фазовую характеристику, быстро измен ющуюс  с частотой. Это приводит к необходимости увеличивать длину L,звукопровода , так как (фиг.З) наклон фазовой характеристики Jv/Ju пропорционален L до тех пор, пока вли ние акустических потерь не станет преобладающим . В предлагаемом устройстве это легко осуществить, сохран   жест- кость конструкции и ее KOMnaKfHOCTb, увеличением длины L V - образной части капилл рного волновода и сворачива  его в виде спирали (фиг.3}« В предлагаемом устройстве поверхность распространени  ПАЗ изолирована от внешних воздействий, что позвол ет , с учетом капилл рнЬсти структуры с толщиной d стенок капилл ра вплоть до (4+6) производить непосредственно контроль температуры жидкостей и агрессивных и загр зненных газовых сред с высокой точностью и быстродействием, при малых тах и массе устройства, высокой его надежности.

S

3 5

Фиг.

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в качестве чувствительного элемента звукопровод с входным и выходным преобразова телями поверхностных акустических волн,отличающееся тем, что, с цепью повышения точности изме· рений и быстродействия, звукопровод выполнен в виде капиллярного волновода, в котором входной и выходной преобразователи размещены на торцах.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что. .капиллярный волновод выполнен с утолщением торцовых концов.

3. Устройство по п.1 и 2, о т л и чающееся тем, что капиллярный волновод выполнен в виде V - образной трубки.

4, Устройство по пп. 1 и 2, о т личающееся тем, что капиллярный волновод выполнен в виде спирали.