Устройство для измерения давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/08 G01L11/00 

где индексы Л31 и Л32 относятся к линиям задержки, расположенным на противоположных поверхностях ЧЭ.

В результате непрерывной работы пе- реключателя 7 с низкой частотой йна частотный детектор 9 поочередно воздействуют радиоимпульсы с частотами заполнения cot и од . Выходные видеоимпульсы частотного детектора усиливаются усилителем 10с регулируемым коэффициентом усиления и поступают на вход дифференциального усилителя 15, где они сравниваются с опорным напряжением источника 16..

Амплитуды видеоимпульсов пропорциональны частотам заполнения соответствующих радиоимпульсов:

Ui-KiSUm u)i (F,Т); U2-KiSUm ft(F,T),

Ki

2 (Jo

S Um (У1 +002)

(13)

Переменная составляющая видеоимпульсов

50

35 4045

.. Ui - Uz Ki S

U4---2------5Um

(coi-ufc)

(14)

усиливается усилителем 11 низкой частоты и выпрямляется синхронным детектором 12. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтром 13 нижних частот и регистрируется выходным регистратором 14.

Регистрируемое напряжение пропорционально переменной составляющей напряжения (14) и с учетом коэффициента усиления К1 из (13) имеет вид

и5 Кз

ОЛ-(И2 Cth

Uo,

(15)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям дав- ления на поверхностных акустических волнах (ПАВ), и позволяет повысить точность измерения за счет исключения аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности преобразования давления в изменение частоты. Это достигается тем, что в устройство для измерения давления, содержащее звукопровод консольного типа с двумя линиями 3, 4 задержки на ПАВ, введены последовательно соединенные частотный детектор 9, усилитель 10 с регулируемым коэффициентом усиления, усилитель 11 низкой частоты и синхронный детектор 12, а также источник 16 опорного напряжения, дифференциальный усилитель 15. интегратор 17, генератор 18 низкой частоты и автоматический переключатель 7. Определенное включение этих блоков в схему устройства позволяет регистрировать выходное напряжение, пропорциональное измеряемому давлению, не зависящее от начальной частоты автогенератора. 1 ил. S Ё

где Um - амплитуда колебаний автогенератора;55

S - крутизна преобразования частотного детектора 9;

Ki - коэффициент усиления регулируемого усилителя 10.

где Кз- коэффициент пропорциональности, определяемый коэффициентом усиления усилителя 11.

Подставляя значение частот автогенератора из выражений (7) и (8) в (15) и учитывая, что Јдз1 (F ) ЕА32 ( F ) получают

U5 Ka

frC(F) (Т)

Uc

(16)

Относительные изменения частоты автогенератора от изменения температуры Т одного порядка с относительными изменениями частоты от развиваемого усилия F, т.е. давления Р

yfe(F)wyrE(T),

но они многим меньше единицы

УтЈ(Т)«1 ,

С учетом неравенства(18)окончательно получают

и5 Кз -у -е(КрР)и0. (19)

Таким образом, регистрируемое напряжение пропорционально измеряемому давлению Р и не зависит от начальной частоты автогенератора од . а следовательно, и от ее непостоянства. Кроме того, на регистрируемое напряжение не влияют нестабильности амплитуды Um колебаний автогенератора, крутизны преобразования S частотного детектора, коэффициентов усиления Ki и «2 усилителей.

Исключение влияния временной и температурной нестабильности начальной частоты автогенератора позволяет расширить динамический диапазон измерения давления в область малых давлений и снизить его пороговую чувствительность. Влияние кратковременной нестабильности частоты автогенератора устраняется выбором постоянной времени фильтра 13 нижних частот, которым сглаживается регистрируемое напряжение.

В качестве чувствительного элемента частотного преобразователя давления используют пластину из кварца ST-среза с размерами 30x5x0,5 мм, на противоположных сторонах которой выполнены линии задержки на ПАВ методом фотолитографии. Начальная частота автогенератора в зависимости от количества электродов и их расположения в электроакустических преобразователях находится в пределах 78-82 МГц. Разработанные ЧЭ имеют линейную зависимость выходной частоты от приложенного давления в исследуемом диапазоне давлений (0... 1.6-10 Па). При этом относительная деформация ЧЭ составляет (0...4,13/10), коэффициент деформационной чувствительности ур - -0,938, темпера-;

турной чувствительности ут - 0,14, коэффициент физической нелинейности К°-1,91010 кг/м с , чувствительность преобразователя Sp - 314 Гц/кПа.

5 Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для измерения давления показывают, что по сравнению с известным оно обеспечивает более надежный контроль давления высокотемператур10 ных расплавов полимера в технологическом

(17)оборудовании для получения окрашенных химических волокон. Пороговую чувствительность удалось снизить до 0,5 Па при расширении динамического диапазона до

(18) 15 10 - 105. основная погрешность измерения при этом составляет 0,3%, а суммарная погрешность с учетом действия влияющих величин (температуры и т.п.) не превышает 1%.

20

Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее мембранную коробку, механически связанную со эвукопроводом в виде

25 консольно-закрепленной пластины, на противоположных сторонах которой размещены две линии задержки на поверхностных акустических волнах с входными и выходными электроакустическими преобразователя30 ми, высокочастотный усилитель, фильтр нижних частот и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные частотный детектор, усили35 тель с регулируемым коэффициентом усиле- ния, усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, интегратор, генератор низкой ча40 стоты и автоматический переключатель, один вход которого соединен с выходным преобразователем одной линии задержки, другой вход - с выходным преобразователем второй линии задержки, при этом выход

45 автоматического переключателя подключен к входу высокочастотного усилителя, выход которого соединен с параллельно соединенными входными преобразователями линий задержек и входом частотного детектора.

50 причем выход усилителя с регулируемым ко- . эффициентом усиления соединен с одним входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход

55 дифференциального усилителя через интегратор подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход синхронного детектора соединен через фильтр нижних частот с реги10 - 105. основная погрешность измерения при этом составляет 0,3%, а суммарная погрешность с учетом действия влияющих величин (температуры и т.п.) не превышает 1%.

Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее мембранную коробку, механически связанную со эвукопроводом в виде

консольно-закрепленной пластины, на противоположных сторонах которой размещены две линии задержки на поверхностных акустических волнах с входными и выходными электроакустическими преобразователями, высокочастотный усилитель, фильтр нижних частот и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные частотный детектор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиле- ния, усилитель низкой частоты и синхронный детектор, а также источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, интегратор, генератор низкой частоты и автоматический переключатель, один вход которого соединен с выходным преобразователем одной линии задержки, другой вход - с выходным преобразователем второй линии задержки, при этом выход

автоматического переключателя подключен к входу высокочастотного усилителя, выход которого соединен с параллельно соединенными входными преобразователями линий задержек и входом частотного детектора.

причем выход усилителя с регулируемым ко- эффициентом усиления соединен с одним входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход

дифференциального усилителя через интегратор подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход синхронного детектора соединен через фильтр нижних частот с реги

стратором, при этом управляющий вход ющим входом автоматического перекяюча- синхрокного детектора соединен суправля- теля и выходом генератора низкой частоты.