Пьезоэлектрический частотный датчик давления Советский патент 1984 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к контрольно измерительной технике. Яо основному авт.св.№983474 известен пьезоэлектрический частотный датчик давления, содержащий автогенератор, в частотно-задающую, цепь которого включен первый пьеэорезонатор, второй пьезорезонатор, два смесителя, измеритель частоты, буферный и широкополосный усилители, а пьезоэлементы обоих пьезорезонаторов имеют по одному дополнительному электроду, каж дый из которьж через нагрузочный резистор подключен к общей шине датчика, при этом второй пьезорезонатор своими основными электродами подключен к выходу буферного усилителя, вход которого соединен с автогенератором, широкополосный усилитель включен между выходом первого смесителя и входом второго смесителя, выход которого соединен с входом первого смесителя, а вторые входы первого и второго смесителей подключены к дополнительным электродам соответственно второго и первого пьезорезонаторов причем выход широкополосного усилител родключен к измерителю частоты Cl3. Недостатком известного датчика является низкая точность измерений. Это обусловлено тем, что по условиям работы пьезорезонаторы вьтолняются иден тичными, но сориентированы под различ ными углами,относительно направления силового воздействия. Вследстн 1е этого, при одной и той же величине силового воздействия с изменением темпера туры окружающей среды, частоты первог и второго пьезорезонаторов изменяются на разную :величину,в результате чего. - -.- между колебаниями на вторых входах negвого и второго смесителей появляется дополнительный сдвиг по фазе, который изменяет частоту автоколебаний в замк нутом контуре, вследствие чего точность измерения давления снижается. Целью изобретения является повышение точности измерения давления за счет устранения температурных погрешностей. Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом частотном датчике давления между выходом первого смесителя и входом второго смесителя введены последовательно соединенные третий и четвертый смесители, а каждый пьезорезонатор снабжен допол нительным четвертым- электродом, подключенным через дополнительный нагру102 зочньй резистор к общей шине датчика, причем дополнительный электрод первого пьезорезонатора подключен к второму входу четвертого смесителя, а.дополнительный электрод второго пьезорезонатора - к второму входу третьего смесителя. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства на фиг.2 - пье-. зорезонатор} на фиг.З - то же, вид сбоку.,. Устройство содержит автогенератор 1, буферный усилитель 2, два четьфехэлектродных пьезорезонатора 3 и З с двумя основными 4,5 и 4, 5 и двумя дополнительными 6,7 и 6 , 7 парами электродов соответственно (фиг.1). Дополнительные электроды 6, б, 7 и 7 подключены к общей шине датчика через нагрузочные резисторы 8,8,9 и 9 и ко вторым входам однополосных балансных смесителей 10-13, включенных последовательно по отношению друг к другу. Между выходом смесителя 11 и входом смесителя 12 включен широкополосный усилитель 14, к которому подключен измеритель 15 частоты. Пьезоррзонатор З укреплен между корпусом и упругим элементом, соединенным с мембраной датчика, и ориентирован по отношению к направлению силового воздействия так, что температурный коэффициент силрчувствительности равен нулю. Устройство работает следующим образом. При номинальном измеряемом давлении автогенератор Ц в частотно-задающую цепь которого включен пьезорезонатор 3 своими основными электродами 4 и 5,генерирует колебания частотой fj. С выхода автогенератора 1, колебания поступают через буферный усили- тель 2 на основные электроды 4 и 5 пьезорезонатора 3 и возбуждают его на той же частоте f . При этом на электродах б и 7 пьезорезонатора 3 возникают противофазные колебания, и на электродах 6 и 7 пьезорезонатора 3 возбуждаются также противофазные колебания. На электродах 6 и 6 пьезорезонаторов 3 и 3 и на электродах 7 и 7 возникают синфазные колебания. С электродов б, б, 7 и 7 эти колебания поступают на вторые вxoды смесителей 10-13, включенных в цепь положительной обратной связи усштателя 14, образующей совместно с ним замкнутый контур. При

условии вьтолнения баланса амплитуд и баланса фаз в этом контуре существуют автоколебания с частотой fju.

При приложении давления к мембране датчика нагружается пьезорезонатор 5 3, ив колебаниях частотой о.снимаемых с его электродов б и 7 ,в силу их протйвофазности, появляется сдвиг по фазе на величину 1 4 . В результате этого текущая фаза колебаний на 10 выходе смесителя 11 по сравнению с фазой колебаний на первом входе смеситля 12 будет отличаться на величину 2АЧ Эти изменения фазы вызывают изменение частоты автоколебаний в замкнутом контуре, измеряя которую с помощью измерителя 15 частоты, судят о величине измеряемого давления.

Предложенное устройство помимо повьшения точности измерения давле- ния по сравнению с известным имеет и более высокую чувствительность.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ по авт.св.№983474, отличающийся тем, что. f У с целью повышения точности измерения давления за счет устранения температурных погрешностей, в нем между выходом первого смесителя и входом второго смесителя введены последовательно соединенные третий и четвертый смесители, а каждый пьезорезонатор снабжен д ополнительным четвертым электродом, подключенным через допол-. нительный нагрузочный резистор к общей- шине датчика, причем дополнитель- ный электрод первого пьезорезонатора подключен к второму входу четвертого смесителя, а дополнительный электрод второго пьезорезонатора - к второму входу третьего смесителя. СП о ср о 4 Р