SU1525488A1

SU1525488A1 - Piezoelectric transducer

Info

Publication number: SU1525488A1
Application number: SU874383016A
Authority: SU
Inventors: Владимир Альбертович Писарев; Федор Федорович Колпаков; Николай Николаевич Иванов; Владислав Григорьевич Тимошенко
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского; Предприятие П/Я М-5696
Priority date: 1987-12-16
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1989-11-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл одновременного измерени силы и температуры. Целью изобретени вл етс повышение динамической точности за счет сокращени времени преобразовани частотного сигнала в код. Сложный выходной сигнал многочастотного автогенератора (МЧГ) 3, к которому подключен пьезорезонатор 2, закрепленный на упругом элементе 1, поступает на смесители 5 и 6, на вторые входы которых поданы частоты F_г1 и F_г2, синтезированные дробно-рациональными преобразовател ми частоты (ДРПЧ) 7 и 8 из сигнала F₁, выдел емого фильтром 4 из сложного сигнала МЧГ 3. Коэффициенты ДРПЧ 7 и 8 выбраны так, чтобы обеспечить относительную информационную девиацию частот F₁ и F₂, образующихс на выходах смесителей 5 и 6, в пределах 0,33 - 3. Частоты F₁ и F₂ поступают на информационные входы, а частота F₁ - на входы опорного сигнала преобразователей частота-код (ПЧК) 9 и 10. Формируемые ПЧК 9 и 10 цифровые информационные коды поступают на вычислительный блок 11, где после цифровой обработки образуютс цифровые оценки измер емых параметров силы P и температуры T. 2 ил.This invention relates to a measurement technique and can be used to simultaneously measure force and temperature. The aim of the invention is to increase the dynamic accuracy by reducing the time for converting a frequency signal to a code. A complex output of a multifrequency oscillator (MCHG) 3 connected to the piezo resonator 2 mounted on the elastic member 1 is applied to the mixers 5 and 6, the second inputs of which are fed frequencies F _r1 and F _r2 synthesized fractional-rational converters frequency (DRPCH ) 7 and 8 from the F ₁ signal extracted by the filter 4 from the complex signal of the MGC 3. The CGM coefficients 7 and 8 are chosen so as to ensure the relative information deviation of the frequencies F ₁ and F ₂ formed at the outputs of mixers 5 and 6 within 0 , 33 - 3. Frequencies F ₁ and F ₂ arrive at info the frequency inputs, and the frequency F ₁ - to the inputs of the reference signal of the frequency-code converters (FCI) 9 and 10. The generated digital frequency codes 9 and 10 receive the digital information codes to the computing unit 11, where, after digital processing, digital estimates of the measured force parameters P and temperature T. 2 Il.

Description

0000

. Изобретение относитс к измерительной техннкец может быть использовано дл одновременного измерени силы и температуры,. This invention relates to a measurement technique that can be used to simultaneously measure force and temperature.

Цель изобретени - повьшение динамической точности одновременного измерени силы и температуры.The purpose of the invention is to increase the dynamic accuracy of simultaneously measuring force and temperature.

На фиг, 1 представлена структурна схема пьезоэлектрического преобразо- вател ; на фиг, 2 (а,б) - спектрограммы сигналов на выходе смесителей.Fig. 1 shows a structural diagram of a piezoelectric transducer; Fig, 2 (a, b) - spectrograms of signals at the output of mixers.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1, кварцевьй резонатор 2, многочастотный автогене- ратор 3, фтьтр 4, первьв 5 и второй 6 смесители,первый 7 и второй 8 дробно-рациональные преобразователи частоты , первьш 9 и второй Ю преобразователи частота - код, вычислительный блок 11, при этом каждый из смесителей 5 и 6 содержит усилитель 12, собственно cMecHTejib 13, полосовой низкочастотный фильтр 14, а каждый из дробно-рациональных преобразователей частоты 7 и 8 состоит из управл емого генератора 15, фазового детектора 16, фильтра 17 Н11жних частот, делители 18 и 19,The piezoelectric transducer contains an elastic element 1, a quartz resonator 2, a multi-frequency auto-generator 3, ftr 4, first 5 and second 6 mixers, first 7 and second 8 fractional rational frequency converters, first 9 and second U frequency converters - code, computing unit 11, each of the mixers 5 and 6 contains an amplifier 12, the cMecHTejib 13 itself, a low-pass band-pass filter 14, and each of the fractionally rational frequency converters 7 and 8 consists of a controlled oscillator 15, a phase detector 16, a filter 17 H frequencies, dividers 18 and 19,

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.The piezoelectric transducer operates as follows.

Упругий элемент 1 с закрепленным на нем кварцевым резонатором 2 наход тс под воздействием силы Р и температуры Т, Поскольку резонатор 2 вл етс частотозадающим элементом многочастотного автогенератора 3, то компоненты f (Р,Т), ,), f ,(Р,Т)The elastic element 1 with a quartz resonator 2 fixed on it is under the influence of force P and temperature T. Since resonator 2 is a frequency-generating element of a multi-frequency oscillator 3, the components f (P, T),,), f, (P, T)

по снен спектрограммами на фиг 2(a, Синтез гетеродинньк частот fr, и fr- обеспечивающих информативную относительную девиацию частот F(Р,Т) и ,), осуществл етс из частоты f,(Р,Т) с помощью дробно-рациональны нреобразователей частоты 7 и 8, Каждый из них функционально представл ет собой последовательное соединение делителей 19 с коэффициентом умножител с коэффициентом; пf (где ,2 - индексы каналов преобразова- ли ). Умножитель построен на основе кольца фазовой автоподстройки частоты и включает в себ управл емый генератор 15, фазовый детектор 16, фильтр 17 нижних частот и делитель 18, коэффициентом делени которого определ етс коэффициент умножител . Таким образом, дл гетеродинных частот можно записать:explained by the spectrograms in Fig. 2 (a, synthesis of heterodink frequencies fr, and fr, providing informative relative deviation of frequencies F (P, T) and,), is performed from frequency f, (P, T) using fractional rational frequency transducers 7 and 8; Each of them is functionally a series connection of dividers 19 with a multiplier factor with a coefficient; nf (where, 2 - indexes of channels transformed). The multiplier is based on a phase locked loop and includes a controlled oscillator 15, a phase detector 16, a low-pass filter 17, and a divider 18, the division factor of which determines the multiplier coefficient. Thus, for heterodyne frequencies can be written:

fr,fr,

BdLBdl

f пггf pgg

(2)(2)

Разностные частоты F (Р,Т) и FjCP,) поступают на информационные входы преобразователей частота - код 9 и 10 в которых образуютс соответствующие коды N, и NJ, по которым вычислительный блок 11 определ ет искомые значени силы Р и температуры Т, вычисл - емые по известным обратным функцц- м преобразовани ,(N,,N) и Т S,,(N, ,N,,).The difference frequencies F (P, T) and FjCP,) are fed to the information inputs of frequency converters — codes 9 and 10, in which the corresponding codes N and NJ are formed, by which the computing unit 11 determines the desired values of the force P and temperature T, calculated based on the known inverse function transformations, (N ,, N) and T S ,, (N,, N ,,).

Повышение динамической точности обеспечиваетс сокращением времениIncreased dynamic accuracy is reduced by time

спектра его выходного сигнала завис т Q преобразовани частотных сигналов вthe spectrum of its output signal is dependent on Q converting the frequency signals to

от значений Р и Т. Коьшонента f(Р,Т) выдел етс полосовым фильтром 4 и подаетс на входы опорного сигнала преобразователей 9 и 10 частота - код. Кроме того, сигнал автогенератора 3, содерл ащий все компоненты спектра, подаетс на смесители 5 и 6, Усилители 12, помимо усилени сигнала автогенератора 3, преп тствуют проникно45from the values of P and T. The subscriber f (P, T) is separated by a band-pass filter 4 and is fed to the inputs of the reference signal of the transducers 9 and 10 frequency-code. In addition, the signal of the auto-oscillator 3, containing all the components of the spectrum, is fed to mixers 5 and 6, Amplifiers 12, in addition to amplifying the signal of the auto-oscillator 3, prevent penetration 45

код при переносе с помощью гетероди- нировани спектра информационных сиг налов ff, fj в низкочастотную област и получением кодов N, и N 5. соответствующих периодам разностных частот Ff (Р,Т) и FjCP,) путем заполнени и более высокой частотой f, , При этом коэффициенты и выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась относи тельна информационна девиаци частот F,(P,T) и Fi(P,T) в пределах 0,33,,,3,code when transferring by heterodyning the spectrum of information signals ff, fj to the low-frequency region and obtaining codes N, and N 5. corresponding to the periods of the difference frequencies Ff (P, T) and FjCP,) by filling with a higher frequency f,, At the same time, the coefficients and are chosen in such a way that the relative informational deviation of the frequencies F, (P, T) and Fi (P, T) is within 0.33 ,,, 3,

вению гетеродинных частот f иthe heterodyne frequency f and

Ге.Ge

.из канала в канал. Выходные разностные частотыFrom channel to channel. Output difference frequency

F,, , F f3-fr2 (ОF ,,, F f3-fr2 (O

соответственно первого 5 и второго 6 смесителей выдел ютс из выходных сигналов собственно смесителей 13 с помоБдью полосовых низкочастотных фильтров 14, Процесс выделени частотrespectively, the first 5 and second 6 mixers are separated from the output signals of the mixers 13 itself with the help of low-pass band-pass filters 14, the process of frequency selection

5five

00

5five

код при переносе с помощью гетероди- нировани спектра информационных сигналов ff, fj в низкочастотную область и получением кодов N, и N 5. соответствующих периодам разностных частот Ff (Р,Т) и FjCP,) путем заполнени их более высокой частотой f, , При этом коэффициенты и выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась относительна информационна девиаци частот F,(P,T) и Fi(P,T) в пределах 0,33,,,3,the code when transferring by heterodyning the spectrum of the information signals ff, fj to the low-frequency region and obtaining codes N, and N 5. corresponding to the periods of the difference frequencies Ff (P, T) and FjCP,) by filling them with a higher frequency f, In this case, the coefficients are chosen in such a way that the relative information deviation of the frequencies F, (P, T) and Fi (P, T) is within 0.33 ,,, 3,

Claims

Invention Formula

A piezoelectric transducer containing a quartz resonator mounted on an elastic element and connected to a multifrequency oscillator, a filter whose input is connected to the output of the multifrequency oscillator, and the output — to the inputs of the reference signal of the first and second frequency converters — the code whose outputs are connected to the computing unit is different This is due to the fact that, in order to increase accuracy, two mixers and two

PtlPfl p

fractional-rational frequency converter; the output of the frequency-controlled oscillator is connected to the inputs of frequency converters — a code through the first inputs of the corresponding mixers, the second inputs of which are connected to the outputs of the corresponding fractionally rational converters whose inputs are connected to the output of the filter.

fi

(rig 2