Пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01L1/16 G01K7/32 

00

00

. Изобретение относится к измерительной техннкец может быть использовано для одновременного измерения силы и температуры,

Цель изобретения - повьшение динамической точности одновременного измерения силы и температуры.

На фиг, 1 представлена структурная схема пьезоэлектрического преобразо- вателя; на фиг, 2 (а,б) - спектрограммы сигналов на выходе смесителей.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1, кварцевьй резонатор 2, многочастотный автогене- ратор 3, фтьтр 4, первьв 5 и второй 6 смесители,первый 7 и второй 8 дробно-рациональные преобразователи частоты, первьш 9 и второй Ю преобразователи частота - код, вычислительный блок 11, при этом каждый из смесителей 5 и 6 содержит усилитель 12, собственно cMecHTejib 13, полосовой низкочастотный фильтр 14, а каждый из дробно-рациональных преобразователей частоты 7 и 8 состоит из управляемого генератора 15, фазового детектора 16, фильтра 17 Н11жних частот, делители 18 и 19,

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Упругий элемент 1 с закрепленным на нем кварцевым резонатором 2 находятся под воздействием силы Р и температуры Т, Поскольку резонатор 2 является частотозадающим элементом многочастотного автогенератора 3, то компоненты f (Р,Т), ,), f ,(Р,Т)

пояснен спектрограммами на фиг 2(a, Синтез гетеродинньк частот fr, и fr- обеспечивающих информативную относительную девиацию частот F(Р,Т) и ,), осуществляется из частоты f,(Р,Т) с помощью дробно-рациональны нреобразователей частоты 7 и 8, Каждый из них функционально представляет собой последовательное соединение делителей 19 с коэффициентом умножителя с коэффициентом; пf (где ,2 - индексы каналов преобразова- лия). Умножитель построен на основе кольца фазовой автоподстройки частоты и включает в себя управляемый генератор 15, фазовый детектор 16, фильтр 17 нижних частот и делитель 18, коэффициентом деления которого определяется коэффициент умножителя. Таким образом, для гетеродинных частот можно записать:

fr,

BdL

f пгг

(2)

Разностные частоты F (Р,Т) и FjCP,) поступают на информационные входы преобразователей частота - код 9 и 10 в которых образуются соответствующие коды N, и NJ, по которым вычислительный блок 11 определяет искомые значения силы Р и температуры Т, вычисля- емые по известным обратным функцц- ям преобразования ,(N,,N) и Т S,,(N, ,N,,).

Повышение динамической точности обеспечивается сокращением времени

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения силы и температуры. Целью изобретения является повышение динамической точности за счет сокращения времени преобразования частотного сигнала в код. Сложный выходной сигнал многочастотного автогенератора (МЧГ) 3, к которому подключен пьезорезонатор 2, закрепленный на упругом элементе 1, поступает на смесители 5 и 6, на вторые входы которых поданы частоты F_г1 и F_г2, синтезированные дробно-рациональными преобразователями частоты (ДРПЧ) 7 и 8 из сигнала F₁, выделяемого фильтром 4 из сложного сигнала МЧГ 3. Коэффициенты ДРПЧ 7 и 8 выбраны так, чтобы обеспечить относительную информационную девиацию частот F₁ и F₂, образующихся на выходах смесителей 5 и 6, в пределах 0,33 - 3. Частоты F₁ и F₂ поступают на информационные входы, а частота F₁ - на входы опорного сигнала преобразователей частота-код (ПЧК) 9 и 10. Формируемые ПЧК 9 и 10 цифровые информационные коды поступают на вычислительный блок 11, где после цифровой обработки образуются цифровые оценки измеряемых параметров силы P и температуры T. 2 ил.

спектра его выходного сигнала зависят Q преобразования частотных сигналов в

от значений Р и Т. Коьшонента f(Р,Т) выделяется полосовым фильтром 4 и подается на входы опорного сигнала преобразователей 9 и 10 частота - код. Кроме того, сигнал автогенератора 3, содерл ащий все компоненты спектра, подается на смесители 5 и 6, Усилители 12, помимо усиления сигнала автогенератора 3, препятствуют проникно45

код при переносе с помощью гетероди- нирования спектра информационных сиг налов ff, fj в низкочастотную област и получением кодов N, и N 5. соответствующих периодам разностных частот Ff (Р,Т) и FjCP,) путем заполнения и более высокой частотой f, , При этом коэффициенты и выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась относи тельная информационная девиация частот F,(P,T) и Fi(P,T) в пределах 0,33,,,3,

вению гетеродинных частот f и

Ге.

.из канала в канал. Выходные разностные частоты

F,, , F f3-fr2 (О

соответственно первого 5 и второго 6 смесителей выделяются из выходных сигналов собственно смесителей 13 с помоБдью полосовых низкочастотных фильтров 14, Процесс выделения частот

5

0

5

код при переносе с помощью гетероди- нирования спектра информационных сигналов ff, fj в низкочастотную область и получением кодов N, и N 5. соответствующих периодам разностных частот Ff (Р,Т) и FjCP,) путем заполнения их более высокой частотой f, , При этом коэффициенты и выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась относительная информационная девиация частот F,(P,T) и Fi(P,T) в пределах 0,33,,,3,

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий кварцевый резонатор, закрепленный На упругом элементе и подключенный к многочастотному автогенератору, фильтр, вход которого соединен с выходом многочастотного автогенератора, а выход - с входами опорного сигнала первого и второго преобразователей частота - код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два смесителя л два

PtlPfl р

дробно-рациональных преобразователя частоты, причем выход миогочастотно- го автогенератора связан с входами преобразователей частота - код через первые входы соответствующих смесителей, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих дробно- рациональных преобразователей, входы которых соединены с выходом фильтра.

fi

(риг2