Частотный датчик давления Советский патент 1984 года по МПК G01L11/00 

Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике, в частност к частотным датчикам абсолютного дав ления с промежуточным преобразование давления в перемещение подвижного электрода. Известны датчики давления с механотронным преобразователем перемещения подвижного электрода в электрический сигнал, в которых под действи ем измеряемой величины изменяются расстояние и ток между электродами механотрона lj . При высокой чувствительности эти устройства обладают невысокой точностью и малым динамическим диапазоном из-за влияния на ток лампы множества побочных факторов(вибрация, режим питания лампы, внешние поля, радиация и т.д.). Кроме того, известные устройства не обеспечивают на выходе частотный сигнал. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотный датчик давления, содержащи полый цилиндрический корпус с мембраной на торце, в котором коаксиаль но размещен второй цилиндр. Междумембраной и торцом второго цилиндра образуется конденсатор, включенный в цепь объемного сверхвысокочастотногв (СВЧ) резонатора, представляющего со бой полость между стенками цилиндров 2 . В резонаторе возбуждаются СВЧ колебания за счет генератора, соединенного с СВЧ резонатором кабельной линией. Недостатком такого устройства является существенное влияние парамет ров линии связи генератора с резонатором на точность, особенно при значительном изменении выходной частоты датчика. Целью изобретения является повыше ние точности измерения за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту. Указанная цель достигается тем, что в частотном датчике давления, содержащем объемный СВЧ резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного элемента, образующего с торцом второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний упомянутая система возбуждения колеба ний выполнена в виде триодного СВЧ. генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торЦе второго цилиндра, и анодом, совмещенным с мембранным упругим чувствительным элементом. На чертеже приведена конструкция датчика, разрез. Датчик образован тремя коаксиалы ными цилиндрами 1, 2 и 3, мембранным упругим чувствительным элементом 4. и настроечным поршнем 5. Цилиндр 2 имеет на торце мелкоструктурную сетку 6, которая образует с торцом 7 цилиндра 3 и совмещенным с мембраной 4 анодом 8 триодный СВЧ генератор, представляющий трехэлектродную СВЧ лампу 9. Лампа взаимодействует с анодно-сеточным СВЧ резонатором 10 и катодным резонатором 11, которые образованы по верхностями цилиндров 1,2 и 3, плоскостью мембраны 4, торцовыми стенками 12, 13 и 14 и настроечным поршнем 5. Для съема колебаний в полость резонатора 10 введен элемент связи 15 с гермовводом 16. За счет диэлектрической втулки 17 обеспечивается герметизация полостей резонаторов 10 и 11 для вакуумирования лампы 9. Торцовая стенка 7 служит катодом лампы 9, подогреваемым нитью накала 18. Втулки 19, 20, изоляционные слои 21, 22 и 23 совместно с торцовыми стенками 12, 13 и 14 необходикы для подачи питания на лампу 9, и разделения путем токов СВЧ и питания. Тяги 24 служат для настройки катодного резонатора при изготовлении датчика. Датчик работает следующим образом. При включении питания в системе лампы 9 - резонаторы 10 и 11 возбуждаются СВЧ колебания и подаются через элемент 15 на выход датчика. Частота колебаний зависит от емкости между анодом 8 и сеткой б, частично от емкости между анодом 8 и катодом 7. Измеряемое давление деформирует мембрану 4, при этом изменяются анодно-сеточная и анодно-катодная емкости, что приводит к изменению выходной частоты Датчика, , . Коэффициент преобразования прогибл мембраны 4 в частоту может быть вь5брач в пределах 0,1-2 МГц/мкм при выходной частоте датчика в пределах 0,2-5 ГГц соответственно. Коэффициент преобразования давления в частоту зависит о от параметров мембраны 4. Погрешность датчика без учета несовершенств мембраны 4 может находиться в пределах (1,5-10)ЮТ . За счет исключения элементов связи генератора с резонатором существенно возрастает точность измерения и динамический диапазон выходного сиг- нала. Кроме того, размещение генератора СВЧ внутри резонатора существенно повышает помехоустойчивость и уп311030984

рощает конструкцию датчика. Датчик ную аппаратуру в СВЧ диапазоне при пригоден для непосредственной радио- подключении к его выходу передающей передачи выходного сигнала на антенны.

ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий объемный сверхвысокочастотный резонатор, образованный двумя коаксиально расположенными цилиндрами, торцовая стенка внешнего из которых выполнена в виде мембранного упругого чувствительного элемента, образующего с торцовым второго цилиндра конденсатор, а также системы возбуждения и съема колебаний, о т л и ч.а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния элементов связи системы возбуждения на выходную частоту в нем система возбуждения колебаний выполнена в виде триодного сверхвысокочастотного генератора с катодным резонатором, образованным цилиндрической поверхностью катода, введенного коаксиально во второй цилиндр, сеткой, выполненной на торце второго цилиндра, и анодом, совмещенным с. мембранным упругим чувствительным элементом. (Л 00 о :о X