Устройство для измерения давления Советский патент 1989 года по МПК G01L9/08 

4 со

00 со

tc

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для измерения давления содержит автогенератор 1, два кварцевых резонатора АТ-среза 2 и 2, один из которых (2) является частотно-задающим элементом автогенератора 1 , каждый кварцевый резонатор содержит по два дополнительных 3,4 и З , 4 и по два основных 5, 6 и 5 , 6 электрода, два конденсатора 7 и 7 , буферный усилитель 8, первый 9 и второй 10 смесители, широкополосный усилитель 11, измеритель 12 частоты, амплитудный детектор 13 и два идентичных управляемых аттенюатора 14 и 15.

Измеряемое давление прикладывается к обоим кварцевым резонаторам 2 и 2 , так, чтобы изменение их резонансных частот было одинаковым по модулю, но разным по знаку. Кварцевый резонатор 2 своими дополнительными

938924

телеЛ 9 и 10, в результате чего в автоколебательной системе, образован- нсзй соединенными в кольцо смесителя- - ми 9 и 10 и широкополосным усилителем 11, возникают колебания с частотой, соответствующей номинальному давлению. При изменении измеряемого давления частота автогенератора изме10 няется, например уменьшается. Резонансная частота резонатора 2 увеличивается, т.е. он возбуждается сигналом с буферного усилителя 8 на частоте, ниже резонансной, поэтому воз15 никает фазовый сдвиг между снгналами н выходах аттенюаторов 14 и 15 и частота колебаний в кольце из смесителей 9,10 и усилителя 11 изменяется соответственно величине упомянутого

20 фазового сдзига. Частотомер 12 зафиксирует это изменение частоты, по которому можно определить измерение измеряемого давления.

Однако частота автоколебаний в

25 кольце из смесителей 9,10 и усилителя 11 зависит не только от сдвига фаз между сигналами на входах смесителей 9 и 10, но и от величины амплитуды сигнала на выходе усилите

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений давления. Для этого наряду с автогенератором 1, пьезорезонаторами 2 и 2¹, конденсаторами 7 и 7¹, буферным усилителем 8, смесителями 9 и 10, широкополосным усилителем 11 и измерителем частоты 12 устройство для измерения давления содержит амплитудный детектор 13 и два аттенюатора 14 и 15, обеспечивающие стабилизацию амплитуды колебаний на выходе усилителя 11. Этим достигается линейный режим работы усилителя 11, что позволяет избежать погрешностей преобразования, связанных с возникновением зоны нечувствительности из-за синхронизационных эффектов в автоколебательной системе. Тем самым повышается точность измерений. 1 ил.

электродами 3 и 4 включен в схему ав- 30 ля 11, которая зависит от амплитуд

тогенератора 1 . Основные электроды fj 5 и 5 подключены к общей тине, а основные электроды 6 и 6 связаны с общей шиной через соответствующие конденсаторы 7 и 7 . Кварцевый резонатор 2 подключен к выходу автогенератора 1 через буферный усилитель 8. Выход первого смесителя 9 подключен к первому входу второго 10 смесителя, выход которого через широкополосный усилитель 11 связан с первым входом первого смесителя 9. Электроды А и 4 резонаторов через управляемые аттенюаторы I4

сигналов на выходах смесителей. В то же время при изменении давления, приложенного к резонаторам 2 и 2, изменяется амплитуда сигнала, снимае35 мого с дополиительного электрода 4. При отсутствии в схеме устройства амплитудного детектора 13 и аттенюаторов 14 и 15 амплитуда колебаний на выходе усилителя 11 нарастала

40 бы до тех пор, пока усилитель не будет рабО1ать в нелинейном режиме. Это приводит к возникновению синхронизационных эффектов в автоколеба50

тельной системе из-за наличия в ней и 15 ееответственно связаны с вторы- 45 комбинационных составляющих, обуслов- ми входами смесителей 9 и 10. Выход ленных неидеальностью фильтров смеси- широкополосного усилителя 1I подключен к измерителю 12 частоты и через амплитудный детектор 13 связан с управляющими входами аттенюаторов 14 и 15.

Устройство для измерения давления работает следуюошм образом.

При номинальном измеряемом давлении резонансные частоты резонаторов jj руется, усилитель 11 работает в ли к 2 совпадают, поэтому фазовый сдвиг нейном режиме, поэтому синхрониза- между сигналами на выходах аттенюа- торов 14 н 15 отсутствует. Эти сигналы поступают на вторые входы смесителей 9 и 10, что ведет к возникновению ступенек на характеристике преобразования.

Для устранения этих явлений в схеме устройства используются аттенюаторы 14, 15, управляемые сигналом с вьпсода гтплитудного детектора. При этом амплитуда колебаний стабилизиционные эффекты не возникают.

Таким образом, благодаря использованию аттенюаторов и амплитудного

сигналов на выходах смесителей. В то же время при изменении давления, приложенного к резонаторам 2 и 2, изменяется амплитуда сигнала, снимаемого с дополиительного электрода 4. При отсутствии в схеме устройства амплитудного детектора 13 и аттенюаторов 14 и 15 амплитуда колебаний на выходе усилителя 11 нарастала

бы до тех пор, пока усилитель не будет рабО1ать в нелинейном режиме. Это приводит к возникновению синхронизационных эффектов в автоколеба

тельной системе из-за наличия в ней комбинационных составляющих, обуслов- ленных неидеальностью фильтров смеси-

руется, усилитель 11 работает в ли нейном режиме, поэтому синхрониза-

телей 9 и 10, что ведет к возникновению ступенек на характеристике преобразования.

Для устранения этих явлений в схеме устройства используются аттенюаторы 14, 15, управляемые сигналом с вьпсода гтплитудного детектора. При этом амплитуда колебаний стабилизируется, усилитель 11 работает в ли нейном режиме, поэтому синхрониза-

ционные эффекты не возникают.

Таким образом, благодаря использованию аттенюаторов и амплитудного

детектора в электрической схеме устройства устраняется зона нечувствительности, снижается погрешность преобразования давления в частоту. Тем самым повьшается точность измерений.

Формула изобретения Устройство для измерения давления содержащее автогенератор, два пьезо- резонатора, каждый, с двумя основными и двумя дополнительными электродами, два конденсатора, два смесителя, широкополосный и буферный усилители и измеритель частоты, причем каждый пьезорезонатор подключен одним из основных электродов к обшей шине устройства непосредственно, а другим - через соответствующий конденсатор, первый пьезорезонатор дополнительны- ми электродами подключен к автогенератору, выход которого через буферный усилитесь связан с первым дополнительным электродом второго пьезо- резонатора, выход которого через широкополосный усилитель связан с первым входом первого смесителя и с измерителем частоты, отличающееся тем, что, с целью повьшюния точности измерений, оно снабжено двумя управляемыми аттенюаторами и амплитудным детектором, причем входы аттенюаторов подключены соответственно к выходу автогенератора и второму дополнительному электроду второго пьезорезонатора, выходы аттенюаторов подключены соответственно к вторым входам смесителей, а управляющие BXOV ды аттенюаторов через амплитудный детектор связаны с выходом пгарокопо- лосного усилителя.