SU775637A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборостроению и быть использовано дл  температурных измерений в машиностроении и авиационной технике.

Известно устройство дл  измерени  5 температуры, термочувствительный элемент которого выполнен в виде магнитной гибкой диафрагмы, на поверхности которой расположены преобразователи поверхностных акустических волн,под- О ключенные ко входу и ВЕЛХОДУ усилител , т.е. в цепь положительной обратной св зи д.

Такое устройство  вл етс  автогенератором , частота колебаний которого 15 зависит от температуры.

Указанному устройству присущи большие шумы вследствие низкой эквивалентной добротности акустического тракта.20

Из известных наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство,основанное на принципе поверхностных акустических волн, содержащее пъезоподложку с на- 25 несенными на ее поверхности приемным и передающим встречно-штыревыми преобразовател ми акустических поверхностных волн и усилитель, вход и выход которого подключены соответ- 30

ственно к приемному н передающему преобразовател м 21,

Мен   соотношение амплитуд сигналов от приемных преобразователей (например, с помощью потенциометра), сдвинутых один относительно другого вдоль направлени  ..васпространени  акустических поверхностных волн на четверть длины волны, можно мен ть частоту автоколебаний генератора.Однако шумы такого генератора велики, они вызваны низкой эквивалентной добротностью линии задержки и большим коэффициентом усилени  усилител  изза потерь при распространении акустических поверхностных волн.

Цель изобретени  - повышение точности измерений путем снижени  шумов устройства.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены второй усилитель , фазовый детектор, блок управлени  и два управл ющих электрода, нанесенные между приемным и передающим встречно-штыревыми преобразовател ми с обеих сторон пьезоподложки, причем первый вход фазового детектора через второй усилитель подключен к приемному преобразователю, второй вход фазового детектора - к передаютему преобразователю, а выход фазового детектора через блок управлени  подсоединен к управл ющим электродам .

На чертеже изображена схема устройства дл  измерени  температуры.

Устройство включает в себ  пьезоподложку 1, выполненную, например, из пьезокварца или ниобата лити , встречно-штыревые преобразователи .2 (ВШП),нанесенные на широкую грань пьезоподложки, управл ющие электроды 3, которые нанесены с двух сторон широкой грани пьезоподложки между ВШП, усилитель 4, вход и выход которого подключены соответственно к приемному и передающему,ВШП , усилитель 5, вход которого подключен к приемному ВПШ, фазовый детектор 6, первый вход которого подсоединен через усилитель 5 к приемному ВШП,а втррой вход - к передающему ВШП.выход фазового детектора 5 через блок 7 управлени  подключен к управл ющим электродам 3. Блок управлени  может быть усилителем посто нного тока или усилителем с определенной полосой пропускани . (Конкретные его технические характеристики завис т от заданных технических требований на устройство). Блок управлени  служит дл  пропорционального усилени  напр жени  фазового детектора, т.е. дл  создани  потенциала на управл ющих электродах, например, 0-30 в,

Работает устройство следующим образом .

При подаче переменного напр жени  на ВШП в пьезоподложке 1 возбуждаютс  акустические поверхностные волны, которые распростран ютс  вдоль пьезоподложки и преобразуютс  в электрический сигнал во втором преобразователе. Здесь образуетс  лини  задержки, величина которой; определ етс  скоростью распространени поверхностных акустических волн и рассто нием между ВШП. Ослабленный сигнал усиливаетс  усилителем 4 и снова подаетс  на ВШП. Таким образом получаетс  замкнутое кольцо автогенератора , где положительна  обратна  св зь осуществл етс  через линию задержки. При изменении температуры (пьезоподложки) мен етс  скорость поверхностных акустических волн, что приводит к измeнe iию частоты колебаний автогенератора.

Это устройство преобразует изменени  частоты колебаний температуры (пьезоподложки) в изменени  частоты колебаний автогенератора. Стабильность колебаний генератора определ етс  эквивалентной добротностью линии задержки. Фазы колебаний на входе и выходе линии задержки сравниваютс  на гЬазовом детекторе б, а усилитель 5 нeoбxoди 1 дл  компенсации потерь сигнала в линии задержки

На выходе фазового детектора 6 вырабатываетс  сигнал ошибки, который усиливаетс  блоком 7 управлени  и подаетс  на управл ющие электроды 3 дл  компенсации возникшего рассогласовани , т.е. устройство компенсирует броски фазы автоколебаний генератора .

При подаче потенциала на электроды 3 мен етс  упругость звукопровода (пьезоподложки) в области электродов что приводит к изменению скорости поверхностных акустических волн, а следовательно, и к изменению частоты колебаний автогенератора.Дл  лучшего управлени  (дл  расширени  диапазона управлени ) желательно снижать толщину пьезоподложки и повышать потенциал на электродах 3. На температурные изменени  цепь автоподстройки (5, б, 7) реагировать не будет, так как сдвиг фаз от температуры мен етс  весьма медленно и,следовательно , этот сдвиг будет находитьс  за пределами чувствительности фазового детектора. Таким образом, медленные дестабилизирующие процессы (температурные) цепь автоподстройки отрабатывать не будет. Не будет она отрабатывать и очень быстрые скачки фазы из-за определенной инерционности самой цепи автоподстройки фазы, св занной с конечным временем распространени  сигнала в линии задержки .

Дл  повышени  быстродействи  устройства ВШП желательно сблизить, т.е. сократить врем  задержки сигнала , а дл  формировани  более узкой спектральной линии автогенераторного датчика температуры необходимо раздвигать ВШП, т.е. увеличивать рассто ние между преобразовател ми. Выбор рассто ни  между преобразовател ми зависит от конкретных технических применений устройства: диапазона измер емых температур, требований к чистоте спектра и т.д.

Данное устройство, име  более низкий уровень шумов на выходе и высокую стабильность, позвол ет снизить требовани  к точности измерительной аппаратуры, что удешевл ет стоимость измерительного комплекса кроме того, уменьшение уровн  шумов дл  управл ющих систем технологическими процессами дает возможность повысить точность управлени ,снизить процент брака. Уменьшение ширины спектральной линии таких автогенераторных датчиков температуры позвол ет повысить точность температурных измерений.

Claims (2)

1.Ридер и Каллен. Датчики давлени  и температуры, использующие по0 верхностные акустические волны.Труды ИИЭР, т.64, 5, 1976, с. 226, рис. 1. .

2.За вка Великобритании

1470055, кл. Н 03 Н 9/30, опублик. 1973 (прототип).

5