Устройство для измерения температуры и механических усилий Советский патент 1983 года по МПК G01K7/32 G01L1/16 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

Изобретение относится к технике электрических измерений неэлектрических величин и предназначено для измерения температуры и механических усилий. Известно устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее двухпараметровый частотный датчик, выходы которого соединены со входами первого и второго автогенераторов, два реверсивнв1х счетчика, с источник эталонной частоты, два смесителя, блок разделения сигналов и формировател временных интервалов Недостатком этого устройства является его сложность. Наиболее близким по технической суш ностк к изобретению является устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее пьезорезонатор, закрепленный на упругом элементе и подключе1шый к автогенератору, два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку соединенному с блоком памяти, а также второй пьезорезонатор, включенный во второй автогенератор, выход которого соединен с вычислительным блоком С23 . Наличие в известном устройстве двух пьезорезонаторов, образующих чувсгвительный элемент, а следовательно, всегда имеющий градиент температур между поверхностями двух пьезорезонаторов, а также неодинаковое влияние измеряемой температуры на коэффициенты тензочувствительности пьезорезонаторов и неодинаковое влияние прилагаемых к ним измеряемых усилий на коэффициенты термочувствительности пьезорезонагоров, не позволяют добиться высокой точности измерений. Цель изобретения - повыщение точности измерения температуры и механических усилий. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены фильтры частот основного и побочного резонансов пьезорезонатора, входы которых соединены с выходом автогенератора, а еыхопт,| лоц- ключены соотвегственно ко входам преобразовагелей частога-код. На чертеже изображена структурная схема прецлагаемого устройства. Устройство содержит упругий элемен 1 с пьезорезонатором 2, подключенным к автогенератору 3, фильтры 4 и 5 час тот основного и побочного резонанса, преобразователи 6 и 7 частота-код, вычислительный блок 8 и блок 9 памяти. Устройство работает следующим образом. Упругий элемент 1 находится под действием силового и температурного полей в точке измерения. На торцевой поверхности упругого элемента 1 укреплен пьезорезонатор 2, испытывающей точечное нагружение. В устройстве испол зуется пьезорезонатор, возбуждающийся как-на частоте основного резонанса f так и на частоте побочного резонанса (ангармонике) 2 и имеющий высокую цобротность на этих частотах. С целью обеспечения высокой линей- ности и-крутизны преобразования температурно-частотных и силочастотных хара теристик, как на основной частоте, так и ангармонике, целесообразно применени в качестве пьезорезонатора 2 кварцевог резонатора ЦС -среза. Для таких резона торов изменением угла приложения силы относительно кристаллографической оси Z кварцевого резонатора можно добиваться различного по величине и знаку коэффициента силовой чувствительности,ка на основной частота, так и ангармонике. Пьезорезонатор подключен к автогене ратору 3, работающему в двухчастотном режиме, при этом на его выходе появля ются сигналы с частотами )) г 0 ,,0 I- -.- .1,0 /р г- V )2р(о) i 2т Сэффициенты преобр зевания по температуре или коэффициенты температурной чувствительности(ко эффициенгы термочувствительности)j .К.- , - коэффициенты преоб зования по силе или коэффициенты силовой чувствительности (коэффициенты тензочувствительности) , Т ,F - измеряемые температура и MexaHHjecKoe усилие; ,ТО,РО - координаты реперной точки, в которой определялись коэффициенты термо- и тензочувствительности f g - частота основного колебания в рхэперной точке; f д - частота ангармоники в реперной точке. С выхода автогенератора сигналы через фильтры 4 и 5, настроенные соответственно на частоты fg поступают на входы преобразователей частога-код 6 и 7, на выходе которых приобретают кодовую (цифровую) форму --. 21N-Z2 2 С выхода преобразователей частота- код сигналы у и Vo поступают на вычислительный блок 8, рещающий систему уравнений (2) и определяющий значенио измеряемых величин Тир, При этом значение коэффициентов, необходимых пля определения измеряемых величин из уравнений (1) и (2), поступает в В1 1числительный блок из блока памяти 9. Дополнительное включение в устройство между выходами автогенератора и входами преобразователей частбта-код Арл.1Лс-11У1Г1 Л )цл:: wijpcuo -taci 1 тглс:п чао i (J 1 (i фильтров, один из которых настроен на основную частоту пьезорезонатора, а другой - на его ангармонику, а также использование лищь одного пьезорезонатора выгодно отличает предлагаемое устройство для измё1 ниТгемпГ йтуры „ механических усилий от известного, так как позволяет повысить точность определения одновременно измеряемых температуры и механического усилия. Формула изобретения Устройство для измерения температуры и механических усилий, содержащее пьезорезонатор, закрепленный на упругом элементе и подключенный к автогенератору, два преобразователя частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с блоком памяти, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, в него введены фильтры частот основного и побочного резонансов пьезоре- зонатора, входы которых соединены с выходом автогенератора, а выходы подключены соответственно ко входам преобразо- вштелей частота-код. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2843216/18-1О, кл. С, 01 К 7/32, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР hfo 777482, кл. Gi 01 К 7/32, 1979 (прототип).