SU1262307A1 - Пьезоэлектрический преобразователь - Google Patents
Пьезоэлектрический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- SU1262307A1 SU1262307A1 SU843856833A SU3856833A SU1262307A1 SU 1262307 A1 SU1262307 A1 SU 1262307A1 SU 843856833 A SU843856833 A SU 843856833A SU 3856833 A SU3856833 A SU 3856833A SU 1262307 A1 SU1262307 A1 SU 1262307A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- code
- frequencies
- output
- oscillator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к изме- рительной технике и может быть использовано дл одновременного измерени силы и температуры. Цель изоб-; ретени - повышение точности. Введение фильтра 6 разностной частоты и подключение его выхода к опорным входам преобразователей 7 и 8 частота - код а также выбор информационных частот позвол ют устранить погрешность устр-на, обусловленную неидеальной фильтрацией близко расположенных информационных частот, имеющихс на выходе автогенератора 3. Можно без потерь точности проводить усреднение в преобразовател х 7 и 8 частота - код на малом времени, что увеличивает быстродействие устр-ва. 4 ил. (Л
Description
fpf/2.f Идобретение относитс к измерительной технике и может быть исполь зовано дл одновременного измерени силы и температуры, а также других приводимых к ним физических величин Цель изобретени - повышение точ ности. На фиг, 1 изображена схема пред,лагаемого устройства; на фиг. 2 спектр частот кварцевого резонатора LC-среза вблизи основной частоты; на фиг. 3 - вид температурно-часто ной характеристики основного и инте сивных ангармонических колебаний |кварцевого резонатора; на фиг. 4 процесс расфильтровки информационных частот, Устройство (фиг. 1) содержит упр гий элемент 1 с кварцевым пьезорезо натором 2, подключенным к автогенератору 3, работающему в трехчастотном режиме и фильтры 4-6. Выход генератора 3 через фильтры 4 и 5, пер вый из которых настроен на основную частоту резонатора f (fn,) а второй - на ангармонику f (f ) , св зан с измерительными входами щ еобразоватслей 7 и 8 частота - ко Кроме того, выход автогенератора 3 через фильтр 6, настроенный на раз- ностлую частоту fp между основной частого резонатора и ангармоникой f(„,), св зан с входами опорного сигнала 1Г1)еобра ователей 7 и 8 частота - код, а их выходы подключены к входам вычислительного блока 9, св занного с блоком JO пам ти. Устройство работает следующим образом. В качестве чувствительного элеме та в устройстве используетс кварцевый резонатор 2 LC-среза, обладаю щий линейными температурно-часготнь ми и сило-частотными характеристиками . Резонаторы этого типа, как и резонаторы АТ-среза, У-срез и т.д принадлежат к пьезорезонаторам с локализацией толщино-сдвиговых колебаний . Как и резонаторы АТ-среза, кварцевые резонаторы LC-cpesa характеризуютс помимо основного коле бани сдвига по толщине целым р дом побочных резонансов - ангармоник. Спектральные характеристики резонат ров LC-среза имеют такой же вид как и спектральные характеристики резонаторов AT-среза. Кварцевые резонаторы LC-среза, как и резонаторы АТ среза, вл ютс 72 мультичодовыми (мнотомодовыми) с инт;енсивт.-1ми ангармоническими модами .Известно , что rto сравнению с теМ- пературно-частотной характеристикой (ТЧХ) на основной моде колебаний „,, ТЧХ ангармонических модах дл резонатора АТ-среза имеют тот же вид, но повернуты на определенный угол по часовой стрелке. Проведенные измерени ТЧХ на основном колебании и ангармониках кварцевых резонаторов LC-среза с помощью прецизионного термостата ТНР-IP показали, что ТЧХ ангармоническихколебаний также поворачиваютс относительно ТЧХ на основном колебании по часовой стрелке (фиг.З) и имеют, как и основное колебание, линейные ТЧХ. При этом, если основное колебание f,j, и ближайшие ангармоники f положительнью знак коэффициента, температурной чувствительности, то ангармонические моды f.,, fi-зз т.д. частоты которых превышают в 1,2 раза частоту основного колебани , имеют уже отрицательньй коэффициент температурной чувствительности. Наиболее интенсивным ангармоническим колебанием (с минимальным динамическим сопротивлением Re, всего лишь в раз большим Кд на основном колебании ) , имеющим отрицательный коэффициент температурной чувствительности , вл етс колебание f частоты которого дл различных резонаторов в 1,22-1,24 раза превышают частоту основного колебани . Имеетс практическа возможность получать дл плосковыпуклых и дво ковыпуклых линзовых кварцевых резонаторов AT-среза выбором соответст вующей геометрии пьезоэлемента как требуемый разнос между основным и ангармоническими резонансами, так и требуемые добротности основного и ангармонических резонансов путем изменени геометрии пьезоэлемента и электродов кварцевого резонатора. Экспериментальные исследовани дл резонаторов этого типа показали также возможность раздельной подстройки частот основного и ангармонических колебаний путем допылени материала электрода или сн ти части его. Такие же возможности имеютс и Дл плосковыпуклых резонаторов LC-среза.
Таким образом, в кварцевых резонторах LC-среза имеетс возможность управл ть разносом .основного колебани и ангармониками по частоте, их добротностью, а также величинами и знаками коэффициен ов температурной чувствительности на основном колебании и ангармонических модах.
В пьезоэлектрическом преобразователе многочастотный автогенератор 3 возбуждаетс на трех некратных частотах f,(f,,,), ,,) и ,(,5) завис щих от измер емь1х силы Р и температуры Т следующим образом:
f(fw+«.,P+ai7T;
,,„ +а„ Р+а
2 - 20 52
,o.+a,, Р+а„Т,
где f ,р , f 0 , f ,0 - значени частот
в реперной точке , котора служит началом отсчета в измерительной системе Р, Т текущие значени
параметров силы и температуры соответственно;
а,, , а , , а,, - коэффициенты силовой чувствительности; г 22 32 коэффициенты температурной чувствительности Поскольку в устройстве используетс пьезорезонатор LC-среза и, следовательно, выходной сигнал автогенератора 3 содержит две близко расположенные частоты f (f,,,), f (f,,, и значительно отнесенную от них частоту ,,) а также низкочастотное колебание частоты , (фиг.4), то в качестве информационных .частот выбраны частоты ff, fj и fр. Колебани частот fp и f, достаточно хорошо выдел ютс простыми фильтрами5 и 6 с невысокими избирательными свойствами, так как частоты f и fp значительно удалены от частот
f. и f, . К фильтру 4 также на -ч
предъ вл ютс высокие требовани
по избирательности, поскольку двух- частотный сигнал с его выхода, обус- лцвленный близко расположенными частотами f, и f с амплитудами А, и А соответственно (, .), усредн етс преобразователем частота - код на периоде .
колебани
частоты , , так как на опорный вход преобразовател 7частота код поступает колебание с фильтра 6 разностной ч-астоты fp . Следова тельно, погрешность преобразовани за счет наличи двухчастотного сигнала на входе преобразовател 7 частота - код отсутствует.
Таким образом, введение фильтра
6разностной частоты и подключение его выхода к опорным входам преобразователей 7 и 8 частота - код, а также выбор в качестве информационных частот f, , fp и f., позвол ют устранить погрешность устройства, обусловленную неидеальной фильтрацией близко расположенных, информа- цион11ых частот f и f , имеющихс
на выходе автогенератора 3. С другой стороны, снижаютс требовани к избирательным свойствам фильтров 4 - 6, а следовательно, уменьшаютс затраты на их изготовление и упро щаетс устройство в целом. Кроме того , можно без потери точност ; проводить усреднение в преобразовател х
7и 8 частота - код на малом времени
I
что увеличивает быстродей-
Р
ствие устройства.
Таким образом на выходах фильтро 4 6, настроенных соответственно на основную частоту резонатора f, разностную частоту f™ и на ангармонику f, действуют сигналы вида
,o +а„ Р+а,, Т; . . +(а„-а,, )Р+
+ (а22 а,2 )Т;
f,f,o+а„ Р+а,2Т. Сигналы f, и fJ поступают на информационные входы преобразователей 7 и 8 частота - код соответственно , а сигнал fp - на входы опорной частоты обоих преобразователей. На выходе преобразователей 7 и 8 формируютс цифровые коды у. и у, про- порциональные отношени поданных частот f,/fР и f-j/fp, завис щие от измер емых параметров Р и Т следую- щлм образом:
lio laj, P+ajM4.T
fja-fio +(aai-a«)P()T
,.T
г f,,-f,, t(a, -a,, (a, -а)Г
Коды у, и y,j поступают на вычислительный блок 9, св занный с блоком 10 пам ти, которьш решает систему уравнений относительно искомых параметров Р и Т.
Сравнива выражени , определ ющие величину относительной погрешности параметров Р в зависимости от относительных уходоё коэффициентов чувствительности и начальных частот дл известного и предлагаёмого устройств можно сделать, вывод,, что в предлагаемом устройстве погрешность меньше. Это обусловлено Тем, что относительные уходы начальных значений частот в устройстве сильно коррелированы между собой так как колебани возбуждаютс в одном резонаторе, а в известном устройстве относительные уходы частот опорного генератора не коррелированы с относительными уходами измер емых частот, что и вызывает увеличение погрешности преобразовани частоты в код, а следовательно , и вычислени параметра Р,
Кроме того, использование в предлагаемом устройстве моды кварцевого резонатора с отрицательным коэффициентом температурной чувствительности f(,j приводит к улучшению обусловленности матрицы преобразовани и, в конечном счете, к повышению точности определени Р и Т.
Кроме того, предлагаемое устройство благодар устранению опорного генератора, который вместе с системой термостатировани представл ет достаточно сложное устройство, имеет преимущества: снижаетс энергпотребление , габариты, масса и стоимость; врем готовности предлагаемого устройства с момента включени практически равно нулю, а в известном устройстве оно определ етс временем выхода, на режим термостата и опорного, генератора.
которое может достигать несколгжих минут и более.
Технические преимущества пре/длагаемого устройства в сравнении с из , вестным заключаютс в возможности обеспечени более высокой точности измерени температуры и силы в упро щении устройст1за, снижении веса, габаритов , энергопотреблени , в снижении
готовности устройства к работе с момента запуска, в упро1цении устроист-. ва в целом.
Повышаютс точности измерени силы и температуры, так как в предлагаемом устройстве устранена погрешность преобразовани частоты в код, возникающа за счет неидеальной рас- фильтровки сигналов автогенератора, а также снижена погрешность вычисле-
НИЛ параметров силы и температуры, возникающа за счет некоррелированных относительных уходов начальных частот автогенератора - датчика и опорного генератора, вызванных неин-
формативными факторами.
Claims (1)
- Формула изобрете.ниПьезоэлектрический преобразова- таль, содержащий кварцевый резонатор , закрепленный на упругом элементе и подключенный к автогенератору, каждый из двух выходов которого соединен с соответствующим входом вычислительного блока с помощью после- довательно соединенных фильтра и преобразовател частота - код, при этом вычислительный блок св зан с блоком пам ти, отличающийс тем, что, с целью повышени точности , в него введен фильтр разлостной частоты, входом св занный с выходом автогенератора, а выходом - с входами опорного сигнала преобразователей частота - код.fiflфигЛ
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843856833A SU1262307A1 (ru) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843856833A SU1262307A1 (ru) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1262307A1 true SU1262307A1 (ru) | 1986-10-07 |
Family
ID=21163282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843856833A SU1262307A1 (ru) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1262307A1 (ru) |
-
1984
- 1984-12-14 SU SU843856833A patent/SU1262307A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 L 1/16, 1973. Авторское свидетельство СССР №998874, кл. G 01 L 1/16, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4592663A (en) | Resonator temperature transducer | |
SU1262307A1 (ru) | Пьезоэлектрический преобразователь | |
SU998874A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры и механических усилий | |
SU1435968A1 (ru) | Датчик давлени | |
SU847099A1 (ru) | Пьезорезонансный вакуумметр | |
SU1161828A1 (ru) | Устройство дл определени разбаланса ветвей камертона кварцевого резонатора | |
SU1425559A2 (ru) | Устройство дл измерени коэффициента акустической св зи акустически св занных кварцевых резонаторов | |
SU684437A2 (ru) | Цифровой ультразвуковой интерферометр | |
SU917007A1 (ru) | Датчик силы | |
SU530209A1 (ru) | Датчик разности давлений | |
SU939968A1 (ru) | Датчик температуры | |
SU1688118A1 (ru) | Способ определени емкости сосуда | |
SU1015267A1 (ru) | Устройство дл одновременного измерени температуры и механических усилий | |
SU1051405A1 (ru) | Устройство дл измерени усталостной прочности машиностроительных конструкций | |
SU1527493A1 (ru) | Ультразвуковой измеритель виброперемещений | |
SU1620859A1 (ru) | Измеритель скорости звука | |
SU1656404A1 (ru) | Способ определени содержани примесей в жидких средах | |
SU651216A1 (ru) | Преобразователь давлени с частотным выходным сигналом | |
SU994941A1 (ru) | Способ измерени физической величины частотным датчиком | |
SU823910A2 (ru) | Датчик давлени | |
SU1293626A1 (ru) | Устройство дл измерени скорости ультразвука | |
JPS62147317A (ja) | リモ−ト計測装置 | |
SU1170298A1 (ru) | Датчик давлени | |
SU847094A1 (ru) | Пьезоэлектрический манометр | |
SU838549A1 (ru) | Ультразвуковой интерферометр |