Способ температурной компенсации тензочувствительности пьезорезонансных тензопреобразователей Советский патент 1982 года по МПК G01L1/16 

(5) СПОСОБ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

ТЕНЗОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫХ ТЕНЗОПРЕОБРАЗОёАТЕЛЕЙ

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах высокоточного, измерения сил, давлений, деформаций.

Известны устройства пьезорезонансного типа, предназначенные для измерения усилий, ускорений и др. СП.

Основным видом погрешности таких преобразователей является температурная погрешность.

Изменение температуры окружающей среды приводит к дрейфу нуля и изме нению коэффициента тензочувствительности преобразователя. Применение fj пьезорезонансной дифференциальной пары в таких тензопреобразователях позволяет на порядок уменьшить величину дрейфа нуля. Для стабилизации коэффициента тензочувствительности применя-20 ют термостатирование. При этом значительно увеличивается время подготовки аппаратуры к работе, ее вес, габариты, потребление энергии.

Известен также способ температур;лой компенсации тензочувствительности преобразоватепей, включающий возбуждение электрических колебаний на основной резонансной частоте пьезорезонатора. Устройства, выполненные 910 этому способу, содержат пьезорезонансиый тензочувствительный элемент и упругий элемент. Деформации упругого элемента передаются резо нансному тензочувствительному элементу, в результате чего изменяется частота его резонансных колебаний. Температурные изменения коэффициента тензочувствительности пьезорезонансного элемента при этом компенсируются температурными изменениями жесткости уп|5угого элемента 2.

Однако известный способ температурной компенсаций тензочувствительности определяет высокие значения погрешности преобразования, так как ста.бильность упругих свойств материала 39 упругого элемента, его гистерезис и ползучесть решающим образом определяют метрологические качества таких преобразователей. Цель изобретения - повышение точности компенсации. Поставленная цель достигается тем что пьезорезонатор дополнительно воз буждают на частоте одной из его анга моник, либо механических гармоник сигналы, пропорциональные основной и дополнительной частотам, разделяют и преобразуют так, чтобы сигналы, вызванные абсолютными температурными приращениями тензочувствительности тензопреобразователя были равны, затем сигналы, пропорциональные частотам, смешивают и с учетом знаков тем пературных приращений алгебраическим суммированием дoбj/1вaютcя нулевого вы ходного сигнала от изменения темпера туры. На чертеже представлена блок-схема, иллюстрирующая способ температур ной компенсации. Способ температурной компенсации тензочувствительности основан на раз личии в температурных коэффициентах тензочувствительности различных анга МОНИК пьезорезонатора. Термокомпенсировамный пьезорезома сный преобразователь содержит два идентичных пьезорезонатора 1 и 2, составляющих дифференциальную пару тензопреобразователя и выполненных, например, в виде линз. Пьезорезсгнаторы 1 и 2 возбуждаются на частотах основного и дополнительного резонансов в схемах двухчастотных кварцевых генераторов 3 и . Генерируе ш §„колебания выделяются фильтрами 5-8 поступают на преобразователи 9-12 частоты. Преобразователи могут быть выполнены на схемах делителей или умножителей частоты, коэффициенты преобразования которых выбираются такими, что при действии на пьезорезонаторы 1 и 2 измеряемой силы абсолютные приращения частотных тензодевиаций преобразователей частот основного и дополнительного резонансов пьезорезонаторов 1 и 2,, обусловленные температурными изменениями коэффициентов тензочувствительности основного и дополнительного ре зонансрв в заданном диапазоне температур, были равны. Выходы преобразователей частот соединены с входами смесителей 13 и 14, из выходных колебаний которых с помощью фильтров 15 и 16 выделяют колебания суммарной или разностной частоты. В результате этого абсолютные температурные приращения частот основного и дополнительного резонансов пьезорезонаторов 1 и 2 взаимно вычитаются. Выделенные колебания подаются на смеситель 17, из выходных .колебаний которого фильтр 18 выделяет колебания суммарной или разностной частоты. Использование дифференциального принципа построения тензопреобразователя позволяет также компенсировать и дрейф нуля. Использование способа является более технологичным и позволит уменьшить температурную погрешность тензопреобразователей, повысить качество измерительных устройств, уменьшить время подготовки их к работе. Формула изобретения Способ температурной компенсации тензочувствительности пьезорезонансных тензопреобразователей, включающий возбуждение электрических колебаний на основной резонансной частоте пьезорезонатора, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности компёнса14ии, пьезорезонатор дополнительно возбуждают на частоте одной из его ангармоник, либо механических гармоник, сигналы, пропорциональные основной и дополнительной частотам, разделяют и преобразуют так, чтобы сигналы, вызванные абсолютными температурными приращениями тензочувствительности тензопреобразователя были равны, затем сигналы, пропорциональные частотам, смешивают и с учетом знаков температурных приращений алгебраическим суммированием добиваются нулевого выходного сигнала от изменения температуры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 55818, кл. G 01 L 1/16, 1975. 2.Налов В. В. Пьезорезонансные датчики. М. , Энергия, 1973, с. 1б2 (прототип).

71

гй