SU934260A1 - Pressure pick-up with frequency output - Google Patents

Pressure pick-up with frequency output Download PDF

Info

Publication number
SU934260A1
SU934260A1 SU802993730A SU2993730A SU934260A1 SU 934260 A1 SU934260 A1 SU 934260A1 SU 802993730 A SU802993730 A SU 802993730A SU 2993730 A SU2993730 A SU 2993730A SU 934260 A1 SU934260 A1 SU 934260A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
resonator
microwave
pressure
frequency
bellows
Prior art date
Application number
SU802993730A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Тихонович Харитонов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1209
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1209 filed Critical Предприятие П/Я А-1209
Priority to SU802993730A priority Critical patent/SU934260A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU934260A1 publication Critical patent/SU934260A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

II

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, в частности к датчикам давлени  с частотным выходным сигналом.The invention relates to instrumentation engineering, in particular to pressure sensors with a frequency output signal.

Известен датчик давлени  с частотным выходом, содержащий резонатор в виде цилиндра, электромагниты возбуждени  и съема колебаний, корпус , магниты регулировки начальной частоты колебаний и другие элементы. Измер емое давление подаетс  в герметичную полость, образованную резонатором и корпусом, в зависимости от величины давлени  измер етс  жесткость резонатора, что приводит к изменению частоты механического резонанса резонатора tO.A pressure sensor with a frequency output is known, comprising a cylinder-shaped resonator, excitation and removal electromagnets, a housing, magnets for adjusting the initial vibration frequency, and other elements. The measured pressure is supplied to the hermetic cavity formed by the resonator and the housing, depending on the pressure value, the stiffness of the resonator is measured, which leads to a change in the frequency of the mechanical resonance of the resonator tO.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  тороидальный резонаторный датчик давлени  воздушных ударных волн, выполненный в виде сверхвысокочастотного (СВЧ) резонатора с внешним возбуждением и манометрическим элемеиТОМ в виде центрального стержн  резонатора .The closest to the invention in its technical essence is a toroidal resonator pressure sensor for air shock waves, made in the form of a microwave resonator with external excitation and a manometric element in the form of a central resonator rod.

Под дeйctвиeм измер емого давлени  измен етс  емкостный зазор между торцом манометрического элемента и торцом второго, неподвижного стержн  резонатора, что обеспечивает изменение резонансной длины волны резонатора 21.Under the action of the measured pressure, the capacitive gap between the end face of the gauge element and the end face of the second, stationary rod of the resonator changes, thus changing the resonant wavelength of the resonator 21.

10ten

Недостатком известного устройства  вл етс  нелинейна  зависимость резонансной частоты от величины измер емого давлени  из-за использовани  в качестве информативного па15 раметра емкости между торцами стержнейA disadvantage of the known device is the non-linear dependence of the resonant frequency on the measured pressure due to the use of the capacitance between the ends of the rods as an informative parameter.

е боЗe boz

СWITH

(1)(one)

сЛSL

МM

где S - площадь торца стержн  резонатора- ,where S is the area of the end face of the resonator rod-,

ff - зазор между торцами; С - емкость между торцами. 393 При стремлении повысить мувствительность и диапазон измер емых давлений резко возрастает нелинейность зависимости выходного сигнала от величины давлени  на входе. Цель изобретени  - повышение точности преобразовани  в широком ди апазонё измер емых давлений. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве манометрический элемент выполнен в виде сильфона, а подвижный электрод сосредоточенной емкости резонатора выполнен в виде цилиндрического колпачка и закреплен на торце сильфона. На чертеже показано предлагаемое .устройство, общий вид. Устройство содержит корпус 1 с центральным стержнем 2, сильфонный манометрический элемент 3 с цилиндрическим колпачком , элемент 5 подстройки частоты, элементы 6 св зи, элемент 7 возбуждени  колебаний, погреть резонатора 8. Элементы 1-6 образуют сверхвысокочастотный резонатор с коаксиальноторцевым емкостным зазором, измен ющимс  под действием измер емого давлени . Изменение X коаксиального емкостного зазора (f определ етс  выражением X f , (2) К К где I|ja«A РО соответственно измер емое и опорное давлени ; К - коэффициент жесткости манометрического элемента по осевой линии Соответствующим выбором К. обеспечиваетс  необходима  чувствительность преобразовани  перемещени  X в изменение резонансной частотыff is the gap between the ends; C - the capacity between the ends. 393 In an effort to increase the sensitivity and range of measured pressures, the nonlinearity of the dependence of the output signal on the input pressure sharply increases. The purpose of the invention is to improve the accuracy of conversion in a wide range of measured pressures. This goal is achieved by the fact that in the device the gauge element is made in the form of a bellows, and the movable electrode of the centered capacity of the resonator is made in the form of a cylindrical cap and mounted on the end of the bellows. The drawing shows the proposed. The device, a general view. The device comprises a housing 1 with a central rod 2, a bellows manometric element 3 with a cylindrical cap, frequency control element 5, communication elements 6, oscillating element 7, warming the resonator 8. Elements 1-6 form a super high-frequency resonator with a coaxial-rotor capacitive gap varying under the action of the measured pressure. The change in X of the coaxial capacitive gap (f is defined by the expression X f, (2) K K where I | ja "A PO, respectively, measured and reference pressure; K is the stiffness coefficient of the gauge element along the axial line. By appropriate choice of K. X in change of resonant frequency

г--х- : g - x-:

к,to,

Подставл   (2) в (3), Substituted (2) in (3),

вь« | ЧВ свою очередь от величины перекрыти  «Л зависит емкость коаксиального зазора v «| The CV, in turn, depends on the amount of overlap “L depends on the capacity of the coaxial gap

(5) In .(5) In.

WW

где GO - скорость распространени  электромагнитных волн в вакууме;where GO is the speed of propagation of electromagnetic waves in a vacuum;

Claims (1)

Kj - коэффициент замедлени . Очевидно, что при соответствующем выборе соот юшени  размеров в резонаторе обеспечиваетс  близка  к линейапишем сЛ в виде (Л сЛр + х, (6) (/Q-- величина перекрыти  при начальном значении измер емого давлени  Р Е, , дР о - OQ ТГ- одставл   (7) в (5), получаем 2Л€е„к.|) мкость резонатора имеет две сол ющие С С(+ CT-, - емкость между (10) С T. торцами стержней ST Г площадь торца (11) идно что, J1 3ie€od 4Д d Гл Р 4 (Ло-) езонансна  частота коаксиального натора может быть определена по жению In -т - индуктив- (14) L ность коаксиального резонатора . осле подстановки выражений (8), и (И) в выражение (13).и презований получаем дл  вакуумного воздушного заполнени  полости натора ной зависимости fpej or Pj, так как . где Рр - опорное давление в полости резонатора. Использование сильфона в качестве стержн  коаксиального резонатора поз вол ет также снизить размеры датчика при работе на относительно невысоких частотах СВЧ диапазона. Это объ сн етс  тем, что поверхность сильфона служит одновременно замедл ющей системой СВЧ резонатора котора  обеспечивает снижение резонансных частот колебательных СВЧ систем вследствие снижени  скорости распространени  волн в резонаторе. Добротность резонаторов с замедл ющей системой достигает значени  10 и выше, что создает предпосылки возбуждени  с помощью соответствующе го активного прибора СВЧ колебаний с весьма малым выбегом частоты (Ю- - . Практически нелинейность преобразовани  давлени  в СВЧ частоту близка к нулю при обеспечении соотношени  размеров в соответствии с выраже нием ,4o -f-И- Элемент возбуждени  СВЧ колебаний совмещен с конструкцией резонатора таким образом, чтобы обеспечит автоколебани  СВЧ в системе СВЧ рез натор - элемент возбуждени  СВЧ кол баний. Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет обеспечить линейное преобразование давлени  в СВЧ частоту с достаточно высокой чувств тельностью. Наличие замедл ющей системы в виде сильфона обеспечивает возможность уменьшени  габаритов ройства при работе в низкочастотном участке СВЧ-диапазона. Устройство может быть использовано дл  измерени  давлений с высокой точностью в широком диапазоне в радиотелеметрии дл  непосредственной передачи информации о давлении в СВЧ диапазоне, в качестве первичного преобразовател  цифровых измерителей давлени  и т.д. Формула изобретени  Датчик даапени  с частотным выходом , выполненный 8 виде коаксиального резонатора с сосредоточенной емкостью и содержащий корпус, манометрический чувствительный элемент с подвижным электродом, элементы настройки , возбуждени  и съема колебаний , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  в широком диапазоне измер емых давлений, в нем манометрический элемент выполнен в виде сильфона , а подвижный электрод сосредоточенной емкости резонатора выполнен в виде цилиндрического колпачка и закреплен на торце сильфона. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №304466, кл. G 01 L 11/00, I960. 2,Вардан н В,Р. Тороидальный резонаторный датчик давлени  воздушных ударных волн. - Приборы и системы управлени , 1973f N 11, с. 41-42 (прототип).Kj is the retardation factor. Obviously, with an appropriate choice of the ratio of the sizes of the sizes in the resonator, it is provided close to the linearization of SL in the form (L cLr + x, (6) (/ Q - the overlap value at the initial value of the measured pressure Р Е,, dР о - OQ ТГ- putting (7) in (5), we get 2L € e „k. |) the capacity of the resonator has two salting С С (+ CT-, - the capacitance between (10) С T. the ends of the rods ST Г the area of the butt (11) is equal that, J1 3ie € od 4Д d Ch 4 P (Low) the resonant frequency of the coaxial oscillator can be determined by the definition of In -t - inductive (14) L of the coaxial resonator. The tensions (8), and (I) in the expression (13). and the presets are obtained for vacuum air filling of the cavity of the dependence depending on the ratio fpej or Pj, where Pp is the reference pressure in the cavity of the resonator. Using the bellows as the rod of the coaxial resonator It also reduces the size of the sensor when operating at relatively low frequencies in the microwave range. This is due to the fact that the surface of the bellows simultaneously serves as a slow-down system for the microwave resonator which reduces the resonant frequencies of the oscillating microwave systems Wie reducing the propagation velocity of waves in the resonator. The quality factor of the resonators with a slow-wave system reaches a value of 10 or higher, which creates the prerequisites for excitation using a suitable active microwave oscillation device with a very low frequency overrun (10––. The nonlinearity of the conversion of pressure to the microwave frequency is almost zero, while ensuring a size ratio in accordance with the expression, 4o-f-I- The element of the excitation of microwave oscillations is combined with the design of the resonator in such a way that it will provide self-oscillations of the microwave in the system of the microwave resonator - the element of excitation of the microwave oscillations. Thus, the proposed device allows for linear pressure-to-microwave frequency conversion with a sufficiently high sensitivity. The presence of a deceleration system in the form of a bellows makes it possible to reduce the overall dimensions of the device when operating in the low-frequency portion of the microwave range. accuracy in a wide range in radio telemetry for the direct transmission of information about the pressure in the microwave range, as a primary converter of digital measurements pressure gauges, etc. DETAILED INFORMATION Sensor with frequency output, made of 8 kind of coaxial resonator with a concentrated capacitance and comprising a housing, a manometric sensitive element with a moving electrode, tuning, excitation and pickup elements, characterized in that in order to increase the accuracy of conversion in a wide range of pressure, in it the manometric element is designed as a bellows, and the movable electrode of the concentrated capacity of the resonator is made in the form of a cylindrical cap and fixed en at the end of the bellows. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 304466, cl. G 01 L 11/00, I960. 2, Vardan nV, R. Toroidal resonator pressure sensor air shock waves. - Instruments and control systems, 1973f N 11, p. 41-42 (prototype).
SU802993730A 1980-10-20 1980-10-20 Pressure pick-up with frequency output SU934260A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802993730A SU934260A1 (en) 1980-10-20 1980-10-20 Pressure pick-up with frequency output

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802993730A SU934260A1 (en) 1980-10-20 1980-10-20 Pressure pick-up with frequency output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU934260A1 true SU934260A1 (en) 1982-06-07

Family

ID=20922166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802993730A SU934260A1 (en) 1980-10-20 1980-10-20 Pressure pick-up with frequency output

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU934260A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4467235A (en) Surface acoustic wave interferometer
GB2027539A (en) Measurement of the density of liquids
US4279155A (en) Bourdon tube transducer
JP2014238411A (en) Distance measuring instrument and method for measuring distance
SU934260A1 (en) Pressure pick-up with frequency output
US3459043A (en) Method and apparatus for measuring temperature
CN109883534B (en) Micro-vibration sensor based on microwave interference and sensing method
US3503263A (en) Sonic altimeter
US2494570A (en) Electrical transducer
SU964503A1 (en) Pressure difference sensor with frequency output signal
RU2221228C2 (en) Pressure transducer
SU920390A1 (en) Vibration type liquid level indicator
SU954818A1 (en) Displacement pickup with frequency output
US2544674A (en) High-frequency wave meter
SU640155A1 (en) Pressure-measuring device
RU2691283C1 (en) Pressure measuring device
RU2690971C1 (en) Pressure sensor
SU873142A1 (en) Uhf power meter
SU1089524A1 (en) Device for measuring abraham force
SU855563A1 (en) Device for measuring magnetic field
SU581534A1 (en) Retunable cavity resonator
SU581393A1 (en) Device for measuring forces
SU1000805A1 (en) Frequency-type pickup of pressure
RU2034276C1 (en) Device for testing characteristics of dielectric materials
SU1401396A1 (en) Device for measuring microwave frequencies