SU1703997A1 - Устройство дл измерени давлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к измерител м дав- лени  на поверхностных акустических волнах (ПАВ), и позвол ет повысить точность измерени  за счет исключени  аддитивной и мультипликативной составл ющих погрешности преобразовани  давлени  в изменение частоты. Это достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  давлени , содержащее звукопровод консольного типа с двум  лини ми 3, 4 задержки на ПАВ, введены последовательно соединенные частотный детектор 9, усилитель 10 с регулируемым коэффициентом усилени , усилитель 11 низкой частоты и синхронный детектор 12, а также источник 16 опорного напр жени , дифференциальный усилитель 15. интегратор 17, генератор 18 низкой частоты и автоматический переключатель 7. Определенное включение этих блоков в схему устройства позвол ет регистрировать выходное напр жение, пропорциональное измер емому давлению, не завис щее от начальной частоты автогенератора. 1 ил. S Ё

Description

где индексы Л31 и Л32 относ тс  к лини м задержки, расположенным на противоположных поверхност х ЧЭ.

В результате непрерывной работы пе- реключател  7 с низкой частотой йна частотный детектор 9 поочередно воздействуют радиоимпульсы с частотами заполнени  cot и од . Выходные видеоимпульсы частотного детектора усиливаютс  усилителем 10с регулируемым коэффициентом усилени  и поступают на вход дифференциального усилител  15, где они сравниваютс  с опорным напр жением источника 16..

Амплитуды видеоимпульсов пропорциональны частотам заполнени  соответствующих радиоимпульсов:

Ui-KiSUm u)i (F,Т); U2-KiSUm ft(F,T),

Ki

2 (Jo

S Um (У1 +002)

(13)

Переменна  составл юща  видеоимпульсов

50

35 40 45

.. Ui - Uz Ki S

U4---2------5Um

(coi-ufc)

(14)

усиливаетс  усилителем 11 низкой частоты и выпр мл етс  синхронным детектором 12. Выпр мленное напр жение сглаживаетс  фильтром 13 нижних частот и регистрируетс  выходным регистратором 14.

Регистрируемое напр жение пропорционально переменной составл ющей напр жени  (14) и с учетом коэффициента усилени  К1 из (13) имеет вид

и5 Кз

ОЛ-(И2 Cth

Uo,

(15)

где Um - амплитуда колебаний автогенератора;55

S - крутизна преобразовани  частотного детектора 9;

Ki - коэффициент усилени  регулируемого усилител  10.

где Кз- коэффициент пропорциональности, определ емый коэффициентом усилени  усилител  11.

Подставл   значение частот автогенератора из выражений (7) и (8) в (15) и учитыва , что Јдз1 (F ) ЕА32 ( F ) получают

U5 Ka

frC(F) (Т)

Uc

(16)

Относительные изменени  частоты автогенератора от изменени  температуры Т одного пор дка с относительными изменени ми частоты от развиваемого усили  F, т.е. давлени  Р

yfe(F)wyrE(T),

но они многим меньше единицы

УтЈ(Т)«1 ,

С учетом неравенства(18)окончательно получают

и5 Кз -у -е(КрР)и0. (19)

Таким образом, регистрируемое напр жение пропорционально измер емому давлению Р и не зависит от начальной частоты автогенератора од . а следовательно, и от ее непосто нства. Кроме того, на регистрируемое напр жение не вли ют нестабильности амплитуды Um колебаний автогенератора, крутизны преобразовани  S частотного детектора, коэффициентов усилени  Ki и «2 усилителей.

Исключение вли ни  временной и температурной нестабильности начальной частоты автогенератора позвол ет расширить динамический диапазон измерени  давлени  в область малых давлений и снизить его пороговую чувствительность. Вли ние кратковременной нестабильности частоты автогенератора устран етс  выбором посто нной времени фильтра 13 нижних частот , которым сглаживаетс  регистрируемое напр жение.

В качестве чувствительного элемента частотного преобразовател  давлени  используют пластину из кварца ST-среза с размерами 30x5x0,5 мм, на противоположных сторонах которой выполнены линии задержки на ПАВ методом фотолитографии. Начальна  частота автогенератора в зависимости от количества электродов и их расположени  в электроакустических преобразовател х находитс  в пределах 78-82 МГц. Разработанные ЧЭ имеют линейную зависимость выходной частоты от приложенного давлени  в исследуемом диапазоне давлений (0... 1.6-10 Па). При этом относительна  деформаци  ЧЭ составл ет (0...4,13/10), коэффициент деформационной чувствительности ур - -0,938, темпера-;

турной чувствительности ут - 0,14, коэффициент физической нелинейности К°-1,91010 кг/м с , чувствительность преобразовател  Sp - 314 Гц/кПа.

5 Экспериментальные исследовани  предлагаемого устройства дл  измерени  давлени  показывают, что по сравнению с известным оно обеспечивает более надежный контроль давлени  высокотемператур10 ных расплавов полимера в технологическом

(17)оборудовании дл  получени  окрашенных химических волокон. Пороговую чувствительность удалось снизить до 0,5 Па при расширении динамического диапазона до

(18) 15 10 - 105. основна  погрешность измерени  при этом составл ет 0,3%, а суммарна  погрешность с учетом действи  вли ющих величин (температуры и т.п.) не превышает 1%.

20

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  давлени , содержащее мембранную коробку, механически св занную со эвукопроводом в виде

   25 консольно-закрепленной пластины, на противоположных сторонах которой размещены две линии задержки на поверхностных акустических волнах с входными и выходными электроакустическими преобразовател 30 ми, высокочастотный усилитель, фильтр нижних частот и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены последовательно соединенные частотный детектор, усили35 тель с регулируемым коэффициентом усиле- ни , усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также источник опорного напр жени , дифференциальный усилитель, интегратор, генератор низкой ча40 стоты и автоматический переключатель, один вход которого соединен с выходным преобразователем одной линии задержки, другой вход - с выходным преобразователем второй линии задержки, при этом выход

   45 автоматического переключател  подключен к входу высокочастотного усилител , выход которого соединен с параллельно соединенными входными преобразовател ми линий задержек и входом частотного детектора.

   50 причем выход усилител  с регулируемым ко- . эффициентом усилени  соединен с одним входом дифференциального усилител , второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , а выход

   55 дифференциального усилител  через интегратор подключен к управл ющему входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход синхронного детектора соединен через фильтр нижних частот с реги10 - 105. основна  погрешность измерени  при этом составл ет 0,3%, а суммарна  погрешность с учетом действи  вли ющих величин (температуры и т.п.) не превышает 1%.

   Формула изобретени  Устройство дл  измерени  давлени , содержащее мембранную коробку, механически св занную со эвукопроводом в виде

   консольно-закрепленной пластины, на противоположных сторонах которой размещены две линии задержки на поверхностных акустических волнах с входными и выходными электроакустическими преобразовател ми , высокочастотный усилитель, фильтр нижних частот и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены последовательно соединенные частотный детектор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиле- ни , усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также источник опорного напр жени , дифференциальный усилитель, интегратор, генератор низкой частоты и автоматический переключатель, один вход которого соединен с выходным преобразователем одной линии задержки, другой вход - с выходным преобразователем второй линии задержки, при этом выход

   автоматического переключател  подключен к входу высокочастотного усилител , выход которого соединен с параллельно соединенными входными преобразовател ми линий задержек и входом частотного детектора.

   причем выход усилител  с регулируемым ко- эффициентом усилени  соединен с одним входом дифференциального усилител , второй вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , а выход

   дифференциального усилител  через интегратор подключен к управл ющему входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход синхронного детектора соединен через фильтр нижних частот с реги

   стратором, при этом управл ющий вход ющим входом автоматического перек юча- синхрокного детектора соединен суправл - тел  и выходом генератора низкой частоты.