Claims (2)
Изобретение относитс к технике электрических измерений неэлектрических величин и предназначено дл измерени температуры и механических усилий. Известно устройство дл измерени температуры и механических усилий, содержащее двухпараметровый частотный датчик, выходы которого соединены со входами первого и второго автогенераторов , два реверсивнв1х счетчика, с источник эталонной частоты, два смесител , блок разделени сигналов и формировател временных интервалов Недостатком этого устройства вл етс его сложность. Наиболее близким по технической суш ностк к изобретению вл етс устройство дл измерени температуры и механических усилий, содержащее пьезорезонатор, закрепленный на упругом элементе и подключе1шый к автогенератору, два преобразовател частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку соединенному с блоком пам ти, а также второй пьезорезонатор, включенный во второй автогенератор, выход которого соединен с вычислительным блоком С23 . Наличие в известном устройстве двух пьезорезонаторов, образующих чувсгвительный элемент, а следовательно, всегда имеющий градиент температур между поверхност ми двух пьезорезонаторов, а также неодинаковое вли ние измер емой температуры на коэффициенты тензочувствительности пьезорезонаторов и неодинаковое вли ние прилагаемых к ним измер емых усилий на коэффициенты термочувствительности пьезорезонагоров, не позвол ют добитьс высокой точности измерений. Цель изобретени - повыщение точности измерени температуры и механических усилий. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство введены фильтры частот основного и побочного резонансов пьезорезонатора , входы которых соединены с выходом автогенератора, а еыхопт,| лоц- ключены соотвегственно ко входам преобразовагелей частога-код. На чертеже изображена структурна схема прецлагаемого устройства. Устройство содержит упругий элемен 1 с пьезорезонатором 2, подключенным к автогенератору 3, фильтры 4 и 5 час тот основного и побочного резонанса, преобразователи 6 и 7 частота-код, вычислительный блок 8 и блок 9 пам ти. Устройство работает следующим образом . Упругий элемент 1 находитс под действием силового и температурного полей в точке измерени . На торцевой поверхности упругого элемента 1 укреплен пьезорезонатор 2, испытывающей точечное нагружение. В устройстве испол зуетс пьезорезонатор, возбуждающийс как-на частоте основного резонанса f так и на частоте побочного резонанса (ангармонике) 2 и имеющий высокую цобротность на этих частотах. С целью обеспечени высокой линей- ности и-крутизны преобразовани температурно-частотных и силочастотных хара теристик, как на основной частоте, так и ангармонике, целесообразно применени в качестве пьезорезонатора 2 кварцевог резонатора ЦС -среза. Дл таких резона торов изменением угла приложени силы относительно кристаллографической оси Z кварцевого резонатора можно добиватьс различного по величине и знаку коэффициента силовой чувствительности,ка на основной частота, так и ангармонике. Пьезорезонатор подключен к автогене ратору 3, работающему в двухчастотном режиме, при этом на его выходе по вл ютс сигналы с частотами )) г 0 ,,0 I- -.- .1,0 /р г- V )2р(о) i 2т Сэффициенты преобр зевани по температуре или коэффициенты температурной чувствительности(ко эффициенгы термочувствительности)j . К.- , - коэффициенты преоб зовани по силе или коэффициенты силовой чувствительности (коэффициенты тензочувствительности) , Т ,F - измер емые температура и MexaHHjecKoe усилие; , ТО,РО - координаты реперной точки, в которой определ лись коэффициенты термо- и тензочувствительности f g - частота основного колебани в рхэперной точке; f д - частота ангармоники в реперной точке. С выхода автогенератора сигналы через фильтры 4 и 5, настроенные соответственно на частоты fg поступают на входы преобразователей частога-код 6 и 7, на выходе которых приобретают кодовую (цифровую) форму --. 21N-Z2 2 С выхода преобразователей частота- код сигналы у и Vo поступают на вычислительный блок 8, рещающий систему уравнений (2) и определ ющий значенио измер емых величин Тир, При этом значение коэффициентов, необходимых пл определени измер емых величин из уравнений (1) и (2), поступает в В1 1числительный блок из блока пам ти 9. Дополнительное включение в устройство между выходами автогенератора и входами преобразователей частбта-код Арл.1Лс-11У1Г1 Л )цл:: wijpcuo -taci 1 тглс:п чао i (J 1 (i фильтров, один из которых настроен на основную частоту пьезорезонатора, а другой - на его ангармонику, а также использование лищь одного пьезорезона тора выгодно отличает предлагаемое устройство дл измё1 ниТгемпГ йтуры „ механических усилий от известного, так как позвол ет повысить точность определени одновременно измер емых температуры и механического усили . Формула изобретени Устройство дл измерени температуры и механических усилий, содержащее пьезорезонатор, закрепленный на упругом элементе и подключенный к автогенератору , два преобразовател частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком пам ти, отличающеес тем, что, с целью повыщени точности измерени , в него введены фильтры частот основного и побочного резонансов пьезоре- зонатора, входы которых соединены с выходом автогенератора, а выходы подключены соответственно ко входам преобразо- вштелей частота-код. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2843216/18-1О, кл. С, 01 К 7/32, 1979. The invention relates to the technique of electrical measurements of non-electrical quantities and is intended to measure temperature and mechanical forces. A device for measuring temperature and mechanical forces is known, which contains a two-parameter frequency sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second oscillators, two reversible meters, a reference frequency source, two mixers, a signal separation unit and a time interval generator. The disadvantage of this device is its complexity . The closest in technical dryness to the invention is a device for measuring temperature and mechanical forces, containing a piezoresonator mounted on an elastic element and connected to an oscillator, two frequency-code converters, the outputs of which are connected to a computing unit connected to the memory block, and the second piezoresonator included in the second autogenerator, the output of which is connected to the computing unit C23. The presence in the known device of two piezoresonators, forming a sensing element, and therefore always having a temperature gradient between the surfaces of two piezoresonators, as well as the unequal influence of the measured temperature on the stress sensitivity coefficients of the piezoresonator It is not possible to achieve high measurement accuracy. The purpose of the invention is to increase the accuracy of temperature and mechanical stress measurements. The goal is achieved by introducing frequency filters for the main and side resonances of the piezoresonator, the inputs of which are connected to the output of the oscillator, and its output, | The switches are connected respectively to the inputs of the frequency-code converters. The drawing shows a structural diagram of the present device. The device contains an elastic element 1 with a piezoresonator 2 connected to the oscillator 3, filters 4 and 5 for the main and side resonance, converters 6 and 7 frequency-code, computing unit 8 and block 9 for memory. The device works as follows. The elastic element 1 is under the action of force and temperature fields at the point of measurement. On the end surface of the elastic element 1, a piezoresonator 2 is strengthened, experiencing point loading. The device uses a piezoresonator, which is excited both at the frequency of the fundamental resonance f and at the frequency of the side resonance (anharmonic) 2 and having a high degree of thermal efficiency at these frequencies. In order to ensure high linearity and the steepness of the temperature-frequency and power-frequency characteristics conversion, both at the fundamental frequency and the anharmonic, it is advisable to use as a piezoresonator 2 a quartz resonator of the CS cut. For such resonators, by varying the angle of application of the force relative to the crystallographic axis Z of the quartz resonator, it is possible to achieve a force sensitivity coefficient, different in magnitude and sign, both at the fundamental frequency, and in the anharmonic. The piezoresonator is connected to an autogenous generator 3, operating in dual-frequency mode, with signals with frequencies appearing at its output)) g 0, 0 I-.- .1.0 / p g-V) 2p (o) i 2t Temperature conversion factors or temperature sensitivity coefficients (temperature sensitivity coefficients) j. K.-, - force conversion factors or force sensitivity coefficients (stress-sensitivity coefficients), T, F - measured temperature and MexaHHjecKe force; , TO, PO - coordinates of the reference point, in which the coefficients of thermal and stress sensitivity are determined f g - the frequency of the main oscillation in the phepernaya point; f d - the frequency of the anharmonic in the reference point. From the output of the oscillator, the signals through filters 4 and 5, which are tuned accordingly to the frequencies fg, are fed to the inputs of the frequency-to-code converters 6 and 7, the output of which takes on a code (digital) form -. 21N-Z2 2 From the output of the frequency-code converters, the y and Vo signals are fed to the computing unit 8, which solves the system of equations (2) and determines the value of measured values of Tire. At that, the value of the coefficients required for determining the measured values from equations (1 ) and (2), enters into B1 a numeral block from memory block 9. Additional inclusion in the device between the outputs of the autogenerator and the inputs of the frequency converter converters – code Arl.1Ls-11U1G1 L) tll :: wijpcuo -taci 1 tgls: p cha i ( J 1 (i filters, one of which is tuned to the main frequency of the piezoreson The torus and the other on its anharmonic, as well as the use of only one piezoreson torus, distinguishes the proposed device for measuring mechanical forces from known forces, as it allows to increase the accuracy of determining simultaneously measured temperature and mechanical force. temperature and mechanical forces, containing a piezoresonator mounted on an elastic element and connected to an oscillator, two frequency-code converters, the outputs of which are connected to Computational unit connected to the memory unit, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, frequency filters of the main and side resonances of the piezoresonator are inputted into it, the inputs of which are connected to the output of the autogenerator, and the outputs are connected respectively to the inputs of the frequency inverters -code. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate in application No. 2843216 / 18-1О, cl. C, 01 K 7/32, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР hfo 777482, кл. Gi 01 К 7/32, 1979 ( прототип).2. USSR author's certificate hfo 777482, cl. Gi 01 K 7/32, 1979 (prototype).