Частотный датчик давления (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01L11/00 

Иарбретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления жидких и газовых сред.

Известны частотные датчики давления, содержащие цилиндрический резонатор, емкостную систему возбуждения И съема колебаний, которая поддерживает незатухающие колебания резонатора l .

Наиболее близким к предлагаемому является частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор дифференциальный усилитель, выход которого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного поляризующего напряжения, через резисторы соединенные с электродами съема колебаний резонатора 2.

Недостатком известного частотного датчика давления является ограниченная точность измерений, обусловленная влиянием паразитных емкостных связей электродов резонатора.

Цель изобретения - повышение точ ности измерений за счет устранения влияния паразитных емкостных связей электродов резонатора.

Указанная цель достигается тем, что частотный датчик давления по первому варианту снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и программным блоком управления, причем электроды съема колебаний резонатора Чёрез ключи первой группы сочинены с

10 общим проводом, через ключи второй группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляризующего напряжения и через делители напряжения связаны с входами дифферен15циального усилителя, выход которого через ключ третьей группы и последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом одного из делителей

20 напряжения, а через ключ второй группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей группы соединены с генератором синусоидального напряже25ния, причем управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока управления.

По второму варианту частотней дат30чик -давления снабжен двумя делителями напряжения, двумя синхронными детек торами , двумя фильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой., .а также дополнительным дифференциальным усилителем, причем электроды съема колебаний резонатора через де лители напряжения .соединены с входами дифференциального усилителя, а последние через синхронные детекторы и фильтры ни.зкой частоты .соедине ны с соответствующими входами допол нительного дифференциального усилителя, выход которого связан с уп-. рдвляющим входом одного из лелителе при этом выход дифференц1 ального усилителя через дифференцирующую цепочку соединен с управляющими входами обоих синхронны.х .детекторов На фиг. 1 дана схема частотного датчика давления по. первому вариант на фиг. 2 - то же, по второму вар.ианту. . Частотный датчикдавления- (,фиг.1 содержит цилиндрический ре зонатор 1 с электродс1ми возбуждени-я 2 и 2 и съема колебаний -3 и З. К.электроДам съема подключены входы делителей 4 и 5 напряжения, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя 6. Делитель 5. выполнен управляемым,, а с; его у правляющим входом через ключ 7 тре.тьей группы, выпрямитель 8 и ф.ил.ьтр 9 низкой частоты связан выход усилителя 6. Через ключ10 второй группы выход усилителя- 6. .соединен с электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, с которьоми также связан через ключ 11 третьей группы генер.атрр 12 сиНусоидального напряжения. Эл.ектроды 3 и 3: съема через резисторы и ключи 13 и .14 второй группы соединены с разнополяряыми исто.чниками поляризующего напряжения, а также через ключи 15 и 16 первой группь соединены ,с общим проводом. Управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программногр блока 17 управления. Частотный датчик давления (фиг. работает следующим образом. Перед началом цикла регулировки блок 17 управления высоким потенциалом .на третьем выходе замыкает клю чи 7 и. 114 а также коротким импульсом со своего первого выхода.кратковременно замыкает ключи 15 и 16. При этом на электроды 2 и 2 возбуждения подается синусоидальное напряжение с генератора 12, а также происходит быстрый разряд емкостей электродов съема через кратковременно замкнутые ключи 15 и 16 на общий провод. Ключи 10,- 13 и 14 во время цикла регулировки разомкну та. Из-за наличия паразитной емкостной связи электродов 3 и 3 съема с. электродами 2 и 2 во,збуждения колебаний на входы усилителя 6 через емкости паразитной связи, и. делители 4 и 5 напряжения проникает напряжение с выхода генератора 12. При нарушении равенства меяаду величинами паразитных срязей каждого из электродов 3 и З на выходе усилителя 6 появляется напряжение, которое через выпрями.тель 8 и фильтр 9 пос тупает на управляющий вход делителя 5 и изменяет его коэффициент п1ередачи до тех пор, пока напряжения помех на входах усилителя 6 не будут равны. После этого цикл регулировки заканчивается, на втором выходе блока управления по} вляется высокий потенциал, а на третьем - низкий. При этом ключи 7, 11, 15 и 16 разомкнуты, а ключи 10, .13 и 14 второй группы замкнуты. Резон.атор 1, электроды возбуждения 2 и 2и съема 3 и 3 , дел«тели напряжения 4 и 5, усилитель. 6 и замкнутый ключДО образуют замкнутый контур, в. котором выполняются условия самовозбуждения на частоте собственных колебаний резонатора 1, которая бднозначно связана с измеряемым давлением. Частотный датчик давления- (фиг.2 содержит цилиндрический резонатор 1, электроды возбуждения 2 и 2 и съема. 3 и 3, расположенные вокруг резонатора Г. Электроды 3 и. 3съема через резисторы подключены к разнополяр- . ным источникам постоянного поляризующего напряжения, а также непосредственно связаны с входами дели.телей 4 и 5 напряжения.Выходы делителей 4 и 5 напряжения соединены с входами дифференциального усилителя 6. К входам дифференциального усилителя 6 подключены также входы синхронных детекторов 7 и 8, выходы которых через фильтры низкой 9 и 10 частоты связаны с входами дополнительного дифференциального усилителя 11. Выход.усилителя 11 подключен к управляющему входу делителя 5 напряжения. Выход усилителя 6 соеди,нен с электродами 2 и 2 возбуждения, а также через цепочку 12, сдвигающую фазу на 90°, связан с управляю щими входами синхронных детекторов 7 и а.. Частотный датчик давления (фиг.2) работает следующим образом. В замкнутом контуре, образованном усилителем 6, электродами 2 и 2 возбуждения колебаний, резонатором 1, электродами 3 и З съема колебаний и делителями 4 и 5 напряжения возникают автоколебания на частоте свободных колебаний резонатора 1, связанной с измеряемым давлением. Если емкости паразитных связей электродов 3 и з съема с электродами 2 и 2возбуждения не равны, то на выходе усилителя .6 возникает неском пенсированное напряжение ломехи. Синхронные детекторы 7 и 8, на входах которых действуют те же напряже НИН, что и на входах усилителя 6, открываются положительными полупери дами выходного напряжения усилителя 6, прошедшего фазосдвигающую цепрчку 12. Фильтры-Э и 10 выделяют постоянную составляющую выходных напряжений синхронных детекторов 7 и 8, которые пропорциональны амплитудам напряжений помех. На выходе . усилителя 11 образуется разность этих напряжений, которая измеияб кЪзффициент передачи делителя 5 до тех пор, пока напряжения помех на входах усилителя б не будут равны. этом на выходе усилителя б имеет место лишь напряжение полезного сигнала. , ./ Таким образом, благодаря примене нию отрицательной обратной связи по разности амплитуд помех, исклчаются погрешности датчика, вызванные изменениями паразитной емкостно связи электродов резонатора. Формула.изобретения 1. Частотный датчик давления, со держащий цилиндрический резондтор, дифференциальный усилитель, электро ды возбуждения и съема .колебаний ре зонатора, разнополярные источники постоянного поляризующего напряжени отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерени за счет устранения влияния паразитных емкостных связей электродов резонатора, он снабжен тремя группами ключей, делителями напряжения, выпрямителем, фильтром, генератором синусоидального напряжения и програм мным блоком управления,причем электроды съема колебаний резонатора через ключи первой группы соединены с общим проводом, через ключи второ группы соединены с разнополярными источниками постоянного поляризующего напряжения и через делители напряжения связаны с входами дифференциального усилителя, выход которого через ключ третьей : группы и последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом одного из делителей напряжения, а через ключ второй группы подключен к электродам возбуждения колебаний резонатора, которые через ключ третьей группы соединены с генератором синусоидального напряжения, причем управляющие входы ключей каждой группы соединены с соответствующим выходом программного блока управления. 2. Частотный датчик давления, содержащий цилиндрический резонатор, дифференциальный усилитель, выход которого связан с электродами возбуждения колебаний резонатора, разнополярные источники постоянного лоляризующ|его напряжения, через резисторы соединенные с электродами съема колебаний резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния, паразитных емкостных связей электродов резонатора, он снабжен двумя делителями напряжения двумя синхронными детекторами, двумА фильтрами низкой частоты, дифференцирующей цепочкой, а также дополнительным дифференциальным усилителем, причем электроды съема колебаний ре зонатора через Д)елители напряжения , соединены с входами дифференциально усилителя, а последние через синхронные детекторы и фильт)Ы низкой частоты соединены с соответствующимЦ входами дополнительного дифференциального усилителя, выход которого связан с управляющим входом одного из делителей, при зтом выход дифференциального усилителя через, дифференцирующую цепочку соединен с управляющими входами обоих синхронных детекторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 226912, ки... OIL Л1/00, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР no заявке 2791063/18-10, 06.07.79 (прототип .