Пьезорезонансный вакуумметр Советский патент 1981 года по МПК G01L21/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерителям вакуума.

Известны измерители вакуума, например термопарные вакуумметры и вакуумметры сопротивления 1.

Недостаток этих вакуумметров - малая точность измерения.

Известен вакуумметр, содержащий первый автогенератор, в цепь которого включен пьезоэлектрический элемент в виде термочувствительного кварцевого диска Y среза с напыленным на нем резонатором и нагревателем, второй автогенератор, в который включен резонатор опорного генератора, и смеситель 2.

Недостаток такого вакуумметра - малая точность преобразования.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что вакуумметр снабжен третьим автогенератором и вторым смесителем, при этом на пьезоэлектрическом элементе размещен второй резонатор, который включен в колебательный контур третьего автогенератора, причем этом автогенератор соединен с вхоДОМ смесителя, другой вход которого подключен к выходу первого смесителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема пьезорезонансного вакуумметра; на фиг. 2 - зависимости изменения частот на выходах автогенераторов от величины вакуума; на фиг. 3 - зависимость изменения частоты на выходе первого смесителя от величины вакуума; на фиг. 4 - зависимость изменения частоты на выходе пьезорезонансного вакуумметра от величины вакуума.

Пьезорезонансный вакуумметр (фиг. 1)

10 содержит термочувствительный измерительный пьезоэлектрический элемент 1 (например кварцевая пластина Y-среза) с напыленными на нем двумя резонаторами 2 и 3 и нагревателем 4. Резонаторы 2 и 3 включены в частотнозадающие цепи автогене15раторов 5 и 6 соответственно.

Опорный пьезоэлектрический элемент 7 с напыленным резонатором включен в автогенератор 8. Выходы автогенераторов 5 и 8 связаны со входами смесителя 9.

Выходы автогенератора 6 и смесителя 9

20 соединены с входами смесителя 10, выход которого являеется выходом пьезорезонансного вакуумметра. Пьезорезонансный вакуумметр работает следующим образом. Измерительный пьезоэлектрический элемент (фиг. 1) помещается в вакуум, величину которого необходимо измерить. К нагревателю подключается стабилизированный источник питания. При изменении величины вакуума изменяются условия теплообмена между средой и измерительным пьезоэлектрическим элементом 1, что вызывает близкие по величине изменения резонансных частот резонатора 2 (зависимость а фиг. 2) и резонатора 3 (зависимость б фиг. 2), которые определяют выходной, частотой соответствующих им автогенераторов 5 и 6. Частота автогенератора 8 задается включенным в него опорным пьезоэлектрическим элементом 7 и в процессе измерения остается неизменной (зависимость в фиг. 2). Резонансная частота опорного пьезоэлектрического элемента 7 выбирается несколько выще начальных (в процессе измерения) частот резонатора 2 и 3 измерительного пьезоэлектрического элемента. В смесителе 9 формируется сигнал разности частот автогенераторов 5 и 8, соответствующих зависимости г (фиг. 3), которая является «зеркальным отображением (зависимости а фиг. 2). На входы смесителя 10 поступают частотные сигналы с автогенератора 6 и смесителя 9. При этом на выходе смесителя 10 формируется выходной сигнал пьезорезонансного вакуумметра (фиг. 4), который соответствует разности значений частот зависимостей б и г. Крутизна выходной характеристики предлагаемого пьезорезонансного вакуумметра В два раза выще, чем у известного (фиг. 2, зависимость а), что позволяет значительно повысить точность измерения реличины вакуума и чувствительность пьезорезонансного вакуумметра. Использование предлагаемого вакуумметра позволяет расщирять диапазон величин, повыщать качество исследований и сократить число экспериментов. Формула изобретения Пьезорезонансный вакуумметр, содержащий чувствительный пьезоэлектрический элемент с нагревателем и резонатором, включенным в колебательный контур первого автогенератора, опорный резонатор, включенный в колебательный контур второго автогенератора и смеситель, один вход которого соединен с выходом первого автогенератора, другой вход - с выходом второго автогенератора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений, он снабжен третьим автогенератором и вторым смесителем, при этом на пьезоэлектрическом элементе размещен второй резонатор, который включен в колебательный контур третьего автогенератора, причем этот автогенератор соединен с входом второго смесителя, другой вход которого подключен к выходу первого смесителя. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Королев Б. И. Основы вакуумной техники. «Энергия, 1975. 2.Малов В. В. Пьезорезонансные датчики. «Энергия, 1978 (прототип).

«S

li c

Be/iuuuHa SaKyynci

« 5

Ci

Be/iuuuHCL оакууна

« I

Величина Вакуума Риг.2 Фиг.5 РигЛ