SU1170298A1 - Pressure transducer - Google Patents

Pressure transducer Download PDF

Info

Publication number
SU1170298A1
SU1170298A1 SU833586566A SU3586566A SU1170298A1 SU 1170298 A1 SU1170298 A1 SU 1170298A1 SU 833586566 A SU833586566 A SU 833586566A SU 3586566 A SU3586566 A SU 3586566A SU 1170298 A1 SU1170298 A1 SU 1170298A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
mixer
frequency
oscillator
Prior art date
Application number
SU833586566A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Сергеевич Василенко
Евгений Сергеевич Колесник
Валерий Леонидович Сорокопут
Константин Владимирович Скульский
Владимир Яковлевич Баржин
Original Assignee
Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского filed Critical Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority to SU833586566A priority Critical patent/SU1170298A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1170298A1 publication Critical patent/SU1170298A1/en

Links

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий автогенератор с частотно-задающей цепью, выходом подключенный к общей шине датчика и входу буферного усилител , два пьезорезонатора с двум  основными и одним дополнительным электродами каждый, два смесител  и усилитель с измерителем частоты, подключенным- к нему, при этом выходом усилитель подключен к первому входу первого смесител , а входом - к выходу второго смесител , первым входом подключенного к выходу первого смесител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности за счет повышени  добротности резонаторов, в нем каждый из пьезорезонаторов снабжен вторым дополнительным электродом и подключен к общей шине датчика одним из основных электродов непосредственно, а вторым - через разделительный конденсаS тор, при этом дополнительные электроды одного пьезорезонатора включены (Л в частотно-задающую цепь автогенератора , а другого-между выходом буферного усилител  и вторым входом второго смесител ,причем вход первого смесител  подключен к выходу автогенератора ,A PRESSURE SENSOR containing an oscillator with a frequency-setting circuit, an output connected to the common sensor bus and an input of the buffer amplifier, two piezoresonators with two main and one additional electrodes each, two mixers, and an amplifier with a frequency meter connected to it, with the output amplifier connected to the first input of the first mixer, and the input to the output of the second mixer, the first input connected to the output of the first mixer, characterized in that, in order to increase the sensitivity by increasing the the cavity of the resonators, in it each of the piezoresonators is provided with a second additional electrode and connected to the common sensor bus by one of the main electrodes directly, and the second through a separating condenser, while the additional electrodes of one piezoresonator are included (L in the frequency-driving circuit of the auto-oscillator, and - between the output of the buffer amplifier and the second input of the second mixer, and the input of the first mixer is connected to the output of the oscillator,

Description

Изобретение относитс  к но-измерительной технике и использовано дл  измерени  в различных област х науки Цель изобретени  - повышение чув вительности за счет повьшени  добро ности резонаторов. На фиг. 1 представлена структурн схема датчика давлени ; на фиг. 2 конструкци  примен емых в датчике кварцевых резонаторов. Датчик давлени  (фиг.1) содержит автогенератор 1, два кварцевых резонатора 2 и 2 , один из которых (  вл етс  частотозадающим элементом автогенератора 1, каждый кварцевый резонатор содержит по два дополните ных 3, 4 и 3, 4 и по два основных 5, 6 и 5 , 6электрода, два конденсатора 7 и 7, буферный усилитель 8 первый 9 и второй 10 смесители, шир кополосный усилитель 11 и измерител частоты 12. При этом кварцевый резо натор 2 своими дополнительными элек тродами 3 и 4 включен в схему автогенератора 1, к тому же основные электроды 5 и 5 соответственно резонаторов 2 и 2 подключены к общей шине непосредственно, а основ ные электроды 6 и 6 соответственно , через конденсаторы 7 и 7 . Кварцевый резонатор 2 подключен к выходу автогенератора 1 через буферный усилитель 3. Балансные смеси тели 9 и 10 и широкополосный усилитель 11 соединены последовательно, причем на вторые входы смесителей 9 и 10 поступают сигналы соответст венно с.выхода автогенератора 1 и дополнительного электрода 4 кварцевого резонатора 2, а измеритель чатоты 12 подключен к широкополосному усилителю 1.1. В устройстве используютс  два идентичных друг другу по конструкции кварцевых резонатора АТ-среза. Каждый из них представл ет собой (фиг. 2) линзовый рьезоэлемент, в центральной части которого нанесены электроды, выполненные в виде замочной скважины, называемыми основными. Кромки же пьезоэлемента охватывают два электрода в виде сегментов, которые названы дополнительными электродами. Кроме того, кварцевый резонатор 2 установлен в силочувствительном элементе таким образом, что угол между направление контрольможет быть давлени  и техники. 1170298 прикладываег.юго к нему усили  и электрической осью X резонатора 2 равен АО . Датчик давлени  работает следующим образом. При номинальном давлении автогенератор 1, в частотнозадающую цепь которого включен кварцевый резонатор 2, подвергающийс  давлению, своими дополнительными электродами 3 и 4 генерирует колебани  с частотой fjj ,равной частоте настройки резонаторов 2 и 2 . С выхода автогенератора 1 колебани  подаютс  на смеситель 3 и через буферный усилитель 8 на кварцевый резонатор возбужда  его. С дополнительноэлектрода 4 резонатора 2 сигпоступает на смеситель 10. Последовательно соединенные смесители 9 и 10 и усилитель 11 образуют автоколебательную систему, котора  генерирует колебани  с частотой f, завис щей от разности фаз между колебани ми на выходе автогенератора 1 и дополнительном электроде 4 кварцевого резонатора 2. При этом на выходе смесител  9 выдел ютс  колебани , суммарной f fg + f,a на выходе смесител  10 - разностной f f- fg частот. При отклонении давлени  от номинальной величины кварцевые резонаторы 2 и 2 расстраиваютс  друг относительно друга, что приводит к изменению величины разности фаз между колебани ми, снимаемыми с выхода автогенератора 1, и с дополнительного электрода 4 кварцевого резонатора 2 , что, в свою очередь, приводит к изменению частоты колебаний, генерируемых автоколебательной системой, состо щей из последовательно соединенных смесителей 9 и 10 и усилител  1 1 . По величине отклонени  частоты автоколебаний, фиксируемой измерителем частоты 12, суд т о величине отклонени  измер емого давлени . В устройстве благодар  выбору угла между электрической осью X кварцевого резонатора 2 и направлением силового воздействи , равного 40 , обеспечиваетс  нулевой температурный коэффициент силочувствительности,что позвол ет устранить зависимость показаний датчика от температуры окружающей среды. Подключение конденсаторов 7 и 7 позволило повысить крутизну фазочастотной характеристики резо наторов 2 и 2 в 2,1 раза по сравнению с крутизной фазочастотной характеристики резонаторов, используемых в устройстве-прототипе. Увеличение крутизны фазочастотной характеристики резонатора 2 позволило увеличить чувствительность датчика в 1,75 раза . К тому же повьшение добротности резонатора 2 дает пойышение стабильности чпстоты автогенератора 1, а это, в свою очередь, ведет к умень 984 шению флуктуации флчм выходных кол баний , снимаемых с дополнительного электрода 4 кварцспого резонатора 2 , обусловленное нестабильностью частоты колебаний автогенератора 1, Уменьшение флуктуации фазы колебаний Fia дополнительном электроде А обеспечивает повышение стабильности колебаний , подаваемых с выхода усилител  1 1 на иР меритель частоты 1 2,что в конечном итоге приводит к дополнительному повышению точности измерений давлени .The invention relates to a measurement technique and is used to measure in various fields of science. The purpose of the invention is to increase sensitivity by increasing the goodness of resonators. FIG. 1 is a block diagram of a pressure sensor; in fig. 2 designs of quartz resonators used in the sensor. The pressure sensor (Fig. 1) contains an auto-oscillator 1, two quartz resonators 2 and 2, one of which (it is a frequency-generating element of the auto-oscillator 1, each quartz resonator contains two additional 3, 4 and 3, 4 and two main 5, 6 and 5, 6 electrodes, two capacitors 7 and 7, a buffer amplifier 8, the first 9 and second 10 mixers, a wideband amplifier 11, and a frequency meter 12. At the same time, a quartz resonator 2 with its additional electrodes 3 and 4 is included in the circuit of the autogenerator 1, besides the main electrodes 5 and 5, respectively, of the resonators 2 and 2 p They are connected to the common bus directly, and the main electrodes 6 and 6, respectively, through capacitors 7 and 7. Quartz resonator 2 is connected to the output of the auto-oscillator 1 through a buffer amplifier 3. Balanced mixtures 9 and 10 and broadband amplifier 11 are connected in series, and the second The inputs of mixers 9 and 10 receive signals respectively from the output of the oscillator 1 and the additional electrode 4 of the quartz resonator 2, and the meter 12 is connected to the wideband amplifier 1.1. The device uses two AT-cut resonators identical in design to each other. Each of them is a (Fig. 2) lenticular element, in the central part of which there are electrodes made in the form of a keyhole, called the main ones. The edges of the piezoelectric element cover two electrodes in the form of segments, which are called additional electrodes. In addition, a quartz resonator 2 is installed in a force-sensitive element so that the angle between the direction of control can be pressure and technology. 1170298 is applied to it efforts and the electric axis X of the resonator 2 is equal to the AO. The pressure sensor operates as follows. At nominal pressure, the auto-oscillator 1, in the frequency-setting circuit of which a quartz resonator 2 is connected, is subjected to pressure, with its additional electrodes 3 and 4 generates oscillations with a frequency fjj equal to the tuning frequency of the resonators 2 and 2. From the output of the oscillator 1, the oscillations are supplied to the mixer 3 and through the buffer amplifier 8 to the quartz resonator exciting it. In addition, the electrodes 4 of the resonator 2 are connected to the mixer 10. The serially connected mixers 9 and 10 and the amplifier 11 form a self-oscillating system that generates oscillations with a frequency f depending on the phase difference between the oscillations at the output of the oscillator 1 and the additional electrode 4 of the quartz resonator 2. In this case, oscillations are produced at the output of the mixer 9, the total f fg + f, and at the output of the mixer 10, the difference f f-fg frequencies. When the pressure deviates from the nominal value, quartz resonators 2 and 2 become frustrated with respect to each other, which leads to a change in the magnitude of the phase difference between the oscillations taken from the output of the oscillator 1 and from the additional electrode 4 of the quartz resonator 2, which in turn leads to changing the frequency of the oscillations generated by the self-oscillating system, consisting of series-connected mixers 9 and 10 and amplifier 1 1. The deviation of the frequency of self-oscillations recorded by the frequency meter 12 determines the magnitude of the deviation of the measured pressure. In the device, by choosing the angle between the electric axis X of the quartz resonator 2 and the direction of force action equal to 40, a zero temperature coefficient of sensitivity is provided, which makes it possible to eliminate the dependence of the sensor readings on the ambient temperature. Connecting capacitors 7 and 7 made it possible to increase the slope of the phase-frequency characteristics of resonators 2 and 2 by a factor of 2.1 compared with the phase-frequency characteristics of the resonators used in the prototype device. The increase in the steepness of the phase-frequency characteristics of the resonator 2 made it possible to increase the sensitivity of the sensor by 1.75 times. In addition, an increase in the Q factor of the resonator 2 gives rise to the stability of the frequency of the oscillator 1, and this, in turn, leads to a decrease in fluctuations in the output frequency oscillations removed from the additional electrode 4 of the quartz resonator 2, due to the instability of the oscillation frequency of the oscillator 1 the Fia oscillation phase with the additional electrode A provides an increase in the stability of the oscillations supplied from the output of the amplifier 1 1 to the IR frequency meter 1 2, which ultimately leads to an additional increase pressure measurement accuracy.

(риг. 2(rig 2

Claims (1)

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий автогенератор с частотно-задающей цепью, выходом подключенный к общей шине датчика и входу буферного усилителя, два пьезорезонатора с двумя основными й одним дополнительным электродами каждый, два смесителя и усилитель с измерителем частоты, подключенным- к нему, при этом выходом усилитель подключен к первому входу первого смесителя, а входом - к выходу второго смесителя, первым входом подключенного к выходу первого смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет повышения добротности резонаторов, в нем каждый из пьезорезонаторов снабжен вторым дополнительным электродом и подключен к общей шине датчика одним из основных электродов непосредственно, а вторым - через разделительный конденсатор, при этом дополнительные электро- § ды одного пьезорезонатора включены в частотно-задающую цель автогенератора^ другого-между выходом буферного усилителя и вторым входом второго смесителя,причем вход первого смесителя подключен к выходу автогенератоSU 1170298A PRESSURE SENSOR containing an oscillator with a frequency-defining circuit, connected to a common sensor bus and an input of a buffer amplifier, two piezoresonators with two main and one additional electrodes each, two mixers and an amplifier with a frequency meter connected to it, with an amplifier output connected to the first input of the first mixer, and the input to the output of the second mixer, the first input connected to the output of the first mixer, characterized in that, in order to increase sensitivity by increasing the quality factor resonators, in it each of the piezoresonators is equipped with a second additional electrode and is connected directly to the common bus of the sensor by one of the main electrodes and the second through a separation capacitor, while the additional electrodes of one piezoresonator are included in the frequency-setting target of the oscillator ^ of the other between the output of the buffer amplifier and the second input of the second mixer, and the input of the first mixer is connected to the output of the auto generator SU 1170298 Фиг.1Figure 1
SU833586566A 1983-04-29 1983-04-29 Pressure transducer SU1170298A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833586566A SU1170298A1 (en) 1983-04-29 1983-04-29 Pressure transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833586566A SU1170298A1 (en) 1983-04-29 1983-04-29 Pressure transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1170298A1 true SU1170298A1 (en) 1985-07-30

Family

ID=21061700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833586566A SU1170298A1 (en) 1983-04-29 1983-04-29 Pressure transducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1170298A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М., 1978, с. 171-180. 2. Авторское свидетельство СССР № 983474, кл. G 01 L 9/08, .1982 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4872765A (en) Dual mode quartz thermometric sensing device
US4297872A (en) Vibration type transducer
US4277758A (en) Ultrasonic wave generating apparatus with voltage-controlled filter
JPS5829645B2 (en) Onpahatsushinki
US4468634A (en) Crystal oscillator producing two frequencies by means of amplitude modulation and demodulation
US4227158A (en) Multifrequency control from a single crystal
SU1170298A1 (en) Pressure transducer
US4616194A (en) Piezoelectric oscillator with crystal filter and temperature compensation
KR920004825A (en) Measuring method of pressure using tuning fork crystal oscillator
US4609885A (en) Device providing compensation for acceleration sensitivity of an oscillator
JPH02174407A (en) Temperature compensated frequency crystal oscillator
JPH02170607A (en) Frequency temperature compensating crystal oscillator
SU970265A1 (en) Measuring device for frequency piezoresonance pickup
SU983474A1 (en) Piezoelectric frequency pickup of pressure
SU1057811A1 (en) Piezoelectric analyzer of liquids and gases
JPH03252204A (en) Temperature compensated crystal oscillator
JPS5916221B2 (en) Resonant circuit of piezoelectric vibrator
SU1435968A1 (en) Pressure transducer
JPH09203639A (en) Angular velocity detector
SU979903A1 (en) Differential piezoelectric converter
SU450142A1 (en) Stable power supply
SU1582036A1 (en) Frequency pressure transducer
JPS63316509A (en) Oscillating circuit
SU1408264A1 (en) Pressure-measuring device
SU1107253A2 (en) Frequency-modulated crystal oscillator