SU1435968A1

SU1435968A1 - Pressure transducer

Info

Publication number: SU1435968A1
Application number: SU864051375A
Authority: SU
Inventors: Валерий Григорьевич Касьян; Евгений Сергеевич Колесник; Валерий Леонидович Сорокопут; Алексей Иванович Черепков
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6668
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1988-11-07

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано при измерении давлени . Цепью изобретени вл етс повьппеиие точности измерений. Кварцевые пьезоре- зонаторы 2 и 6 возбуждаютс от автогенератора 1. Сдвиг фаз между колебани ми пьезорезонаторов 2 и 6 зависит от измер емой величины давлени , которое прикладываетс к второму пьезорезонатору 6, Смесители 9 и 10, к которым подключены пьезо- резонаторы 2 и 6, соединены с фазовым детектором 13, соединенным с последовательно включенными пер естраи- ваемым генератором 15 и линией задержки 16, выходом соединенной с вторым входом смесител 9. Выход перестраиваемого генератора 15 соединен с вторым входом смесител 10 и входом измерител 17 частоты. Смесители 9 и 10, фазовый детектор 13,перестраиваемый генератор 15 с линией задержки 16 образуют контур отслеживани за рассогласованием фаз между колебани ми пьезорезонаторов 2 и 6 и выходной сигнал частоты генератора 15, подаваемый на измеритель 17, линейно зависит от величины измер емого давлени . 1 ил.This invention relates to instrumentation engineering and can be used to measure pressure. The chain of the invention is measurement accuracy. Quartz piezoresonators 2 and 6 are excited by oscillator 1. The phase shift between oscillations of piezoresonators 2 and 6 depends on the measured pressure value, which is applied to the second piezoresonator 6, Mixers 9 and 10, to which piezo resonators 2 and 6 are connected, connected to a phase detector 13 connected to a sequentially connected generator 15 and a delay line 16, an output connected to the second input of the mixer 9. The output of a tunable generator 15 is connected to the second input of the mixer 10 and the input tel 17 frequencies. Mixers 9 and 10, phase detector 13, tunable generator 15 with delay line 16 form a tracking loop for phase mismatch between oscillations of piezoresonators 2 and 6 and the output frequency signal of generator 15 supplied to meter 17 linearly depends on the value of measured pressure. 1 il.

Description

О| O |

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано в устройствах дл измерени давлени , силы и ускоретга .гThe invention relates to instrument engineering and can be used in devices for measuring pressure, force and acceleration.

Цель изобретени - повышение точ- ности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже приведена схема датчика давлени .The drawing shows a pressure sensor diagram.

Датчик давлени содержит автогене- о ратор 1, в частотнозадающую депь ко- iToporo включен первый трехэлектрод- 1ный кварцевый пьезорезонатор 2 свои- :ми основными электродами 3 и 4, буфер- (ный усилитель 5, вход которого соеди- 5 нен с выходом автогенератора 1,второй ;трекэлектродный кварцевый пьезорезонатор 6, основные электроды 7 и 8 которого подключены к выходу буферного усилител 5, два смесител 9 и 10, 20 впервые входы которых соединены с соответствующими дополнительными элект- 1родами 11 и 12 пьезорезонаторов 2 и и, последовательно соединенные фазо- йый детектор 13 с фильтром 14 нижних 25 Частот, перестраиваемый генератор :15, линию 16 задержки и измеритель 17 частоты, подключенный к выходу перестраиваемого генератора 15,The pressure sensor contains auto-generator 1, the first three-electrode 1 quartz piezoresonator 2 has its own: the main electrodes 3 and 4, the buffer amplifier (5, the input of which is connected to the output of the auto-oscillator 1). The second; track-electrode quartz piezoresonator 6, the main electrodes 7 and 8 of which are connected to the output of the buffer amplifier 5, two mixers 9 and 10, 20 for the first time whose inputs are connected to the corresponding additional electrodes 11 and 12 of the piezoresonators 2 andth detector 13 with a filter 14 of the lower 25 Frequencies, tunable generator: 15, delay line 16 and frequency meter 17 connected to the output of tunable generator 15,

Выходы смесителей 9 и 10 соедине- 30 ны с соответствующими входами фазового детектора 13, а вторые входы смесителей 9 и 0 подключены, соответственно , к выходу линии 16 задержки И выходу перестраиваемого генерато- js pa 15. Кварцевые пьезорезонаторы 2 и 6 выполн ютс идентичными в виде лин- зовых пьезоэлементов АТ-среза, в центральной части которых с обеих сторон нанесены основные электроды, 40 Дополнительный электрод представл ет собой сегменты, охватываюище кромки пьезоэлемента с двух сторон. Дл сни- женин температурных погрешностей измер емое усилие прикладываетс к вто- 45 рому пьезорезонатору 6 под углом примерно 50,The outputs of mixers 9 and 10 are connected to the corresponding inputs of the phase detector 13, and the second inputs of mixers 9 and 0 are connected, respectively, to the output of the delay line 16 AND the output of a tunable oscillator js pa 15. The quartz piezoresonators 2 and 6 are identical in In the form of an AT-cut lens piezoelements, in the central part of which there are main electrodes on both sides, 40 An additional electrode is a segment that encompasses the edges of the piezoelectric element on both sides. To reduce the temperature errors, the measured force is applied to the second piezo resonator 6 at an angle of approximately 50

Датчик работает следующим образом. Автогенератор генерирует колебани на частоте резонанса кварцево- Q го пьезорезонатора 2, На той же частоте возбуждаетс через буферный усилитель 5 и кварцевый пьезорезонатор 6, Сдвиг фаз между колебани ми пьезорезонаторов 2 и 6 зависит от измер е- „ ой величины давлени . Между сигналаи , поступающими на вторые входы смеителей 9 и 10, также существует фа-- овый сдвиг благодар линии 16 задержки . Этот фазовый сдвиг линейно зависит от частоты перестраиваемого генератора 15, Фазовый детектор 13 воздействует на частоту перестраиваемого генератора 15, что приводит к уравновешиванию сдвига фаз между пьезорезонаторами 2 и 6 сдвигом фаз на вторых входах смесителей 9 и 10. Таким образом, смесители 9 и 10, фазовый детектор 13, перестраиваемый генератор 15с линией,16 задержки образуют контур отслеживани за рассогласованием фаз между колебани ми пьезорезонаторов 2 и 6, обусловленным воздействием измер емой величины , причем выходной сигнал частоты , подаваемый на измеритель 17, линейно зависит от упом нутого рассогласовани фаз.The sensor works as follows. The auto-oscillator generates oscillations at the resonance frequency of a quartz piezo resonator 2. At the same frequency, it is excited through a buffer amplifier 5 and a quartz piezo resonator 6. The phase shift between oscillations of piezo resonators 2 and 6 depends on the measured pressure value. There is also a phase shift between the signals arriving at the second inputs of mixers 9 and 10 due to the delay line 16. This phase shift linearly depends on the frequency of the tunable generator 15, Phase detector 13 affects the frequency of the tunable generator 15, which leads to a balance of the phase shift between the piezoresonators 2 and 6 phase shift at the second inputs of mixers 9 and 10. Thus, the mixers 9 and 10, phase detector 13, tunable oscillator 15c by line 16, form a loop tracking the phase mismatch between oscillations of piezoresonators 2 and 6, due to the influence of the measured value, and the output signal is often s supplied to the meter 17, is linearly dependent on said phase mismatch.

Благодар тому, что фазовый детектор работает в режиме нуль-органа системы слежени за рассогласованием фаз, отсутствуют нежелательные влени , обусловленные синхронизационными эффектами в смесител х известных датчиков, что позвол ет получить линейную -характеристику преобразовани и повысить точность измерений.Due to the fact that the phase detector operates in the null-organ mode of the phase mismatch tracking system, there are no undesirable effects due to synchronization effects in the mixers of the known sensors, which allows to obtain a linear conversion characteristic and improve the measurement accuracy.

Claims

The invention contains a pressure sensor containing aBto-generator, in a frequency-setting circuit of which a first three-electrode piezoresonator is connected with its main electrodes, a buffer amplifier whose input is connected to an output of an auto-oscillator, a second three-electrode piezoresonator whose main electrodes are connected to the output of a buffer amplifier, two mixers, first inputs which are connected to the corresponding additional electrodes of piezoresonators, and a frequency meter, which is different, in order to improve the accuracy and measurements by eliminating steps in the conversion characteristic due to synchronization effects in mixers, it is equipped with series-connected phase detector, tunable generator and delay line, the outputs of the delay line and tunable generator connected, respectively, to the second inputs of the mixers, the outputs of which are connected to corresponding inputs of the phase detector, and a frequency meter connected to the output of a tunable oscillator.