Устройство для измерения температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K11/24 

1

Изобретение относится к технике теплотехнических измерений и может быть использовано в системах измерения и регулирования температуры.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путем обеспечения моночастотного режима работы и высокой электрической добротности колебательной системы.

На чертеже представлена функциональная схема датчика температуры.

На звукопроводе 1 поверхностной акустической волны (ПАВ ) в акустическом канале 2 размещены широкополосные встречно-штыревые преобразователи (ВШП) 3-6 ПАВ.

ВШИ 3 и б подключены, соответстоенно, входу и выходу усилителя 7, а ВШП 4 и 5, соответственно, к выходу и входу усилителя 8, образуя генератор, к выходу которого подключен измерительный прибор 9 ..

Устройство работает следующим образом.

Частота генератора является функцией измеряемой температуры. При изменении температуры меняются пут1 и скорость распространения ПАВ по поверхности чувствительного элемента, являющегося звукопроводом 1 ПАВ а следовательно изменяется и выходная частота генератора.

Повышение точности измерения температуры обеспечивается высокой стабильностью частоты генератора из-за обеспечения моночастотного режима работы и высокой электрической добротности колебательной системы чувствительного элемента, которое стало возможным благодаря размещению методу широкополосными идентичными ВШП 3 и 6 ПАВ дополнительно еще дву идентичных между собой широкополосных ВШП 4 и 5 ПАВ, подключенных соответственно к выходу и входу широкополосного усилит,еля 8, коэффициент усиления которого выбирается не02112

колько меньшим ( на 0%)значения, при котором произошло бы самовозбуждение по этой цепи. Режим автогенерации датчика температуры обеспечивается соответствующим выбором величины коэф4)ициента широкополосного усилителя 7. Необходимым условием нормальной работы предлагаемого Датчика температуры является

0 срыв режима автогенерации при от ключении питающего напряжения одно- / го из усштителей 5 например усилителя 2, Расстояние между центрами широкополосных ВШП 4 и 5 ПАВ выбирается

5 равным N, где N - целое число, Л длина ПАВ. Соответственно кратным целому числу длин волн и равным между собой расстояние между центрами ши- рокополосных ВШП 3 и 4 и центрами

0 широкополосных ВШП 5 и 6 ПАВ - К Л , где К - целое число.

Заключение о высокой электрической добротности датчика температуры, выполняемого в полном соответствии с приведенным описанием, проверено экспериментально. Чувствительньш элемент изготовлен на пьезоэлектрической пластине из ниобата лития (LiNbOj) YZ - среза, на рабочей поверхности которой -методами фотолитографии изготовлены четыре одинаковых широкополосных ВИШ, каждый из которых содержит 20 пар расщепленных электродов. Для исследования ампли-, 5 тудно-частотной характеристики (АЧХ) сквозного тракта датчика широкополосный ВШП 6 ПАВ отк,пючен от выхода усилителя 7 и подключается к выходу измерителя частотньк характеристик (типа Х1-47 ), а выход усилителя 7 подключается к входу того же измерителя частотных характеристик.

Экспериментальная АЧХ сквозного тракта датчика температуры содержит один узкополосный пик, добротность которого составляет величину 3000.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последова- : тельно соединенные широкополосный усилитель, измерительный прибор и включенную в цепь обратной связь усилителя линию задержки поверхностных акустических волн, являющуюся чувст- витальным элементом датчика.и состоящую из звукопровода, выполненного из материала, обладающе.го температурной зависимостью времени распространения поверхностных акустических вoлн на одной из поверхностей которого в одном акустическом канале размещены два идентичных между собой встречно-штыревых преобразователя, расстояние между центрами которых кратно целому числу длин волн, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры путем обеспечения моночастотного режима работы и высокой электрической добротности колебательной системы, в него введены дополнительно широкополосный усилитель и два идентичных между собой широкополосных встречно-штыревых преобразователя, расположенных в том же акустическом канале между первым и вторым пшроко- СО полосными встречно-штыревыми преобразователями и включенных в цепь обратной связи второго усилителя, при этом расстояние от центра любого внутреннего встречно-штыревого преобразователя до центра ближайшего к нему крайнего встречно-штыревого преобра ;о о зователя равно аналогичному расстоянию от центра другого внутреннего до центра другого ближайшего к нему NS крайнего встречно-штыревого преобразователя и кратно целому числу длин волн.

:.i7

NA

KA

-a