SU847099A1 - Piezo-resonance vacuum meter - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности, к измерител м вакуума .The invention relates to a measurement technique, in particular, to vacuum gauges.

Известны измерители вакуума, например термопарные вакуумметры и вакуумметры сопротивлени  1.Vacuum gauges are known, for example, thermocouple vacuum gauges and resistance vacuum gauges 1.

Недостаток этих вакуумметров - мала  точность измерени .The disadvantage of these vacuum gauges is low measurement accuracy.

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.Known gauge containing the first oscillator, the circuit of which includes a piezoelectric element in the form of a heat-sensitive quartz disc Y cut with a sprayed on it resonator and heater, the second oscillator, which includes a reference oscillator, and a mixer 2.

Недостаток такого вакуумметра - мала  точность преобразовани .The disadvantage of such a vacuum gauge is low conversion accuracy.

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

Поставленна  цель достигаетс  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 смесител , другой вход которого подключен к выходу первого смесител .The goal is achieved by the fact that the vacuum gauge is equipped with a third oscillator and a second mixer, while a second resonator is placed on the piezoelectric element, which is included in the oscillating circuit of the third oscillator, and the oscillator is connected to the mixer input, another input connected to the output of the first mixer.

На фиг. 1 изображена блок-схема пьезорезонансного вакуумметра; на фиг. 2 - зависимости изменени  частот на выходах автогенераторов от величины вакуума; на фиг. 3 - зависимость изменени  частоты на выходе первого смесител  от величины вакуума; на фиг. 4 - зависимость изменени  частоты на выходе пьезорезонансного вакуумметра от величины вакуума.FIG. 1 is a block diagram of a piezoresonance vacuum gauge; in fig. 2 - dependence of the frequency change at the outputs of the autogenerators on the magnitude of the vacuum; in fig. 3 - dependence of the frequency change at the output of the first mixer on the magnitude of the vacuum; in fig. 4 shows the dependence of the frequency change at the output of the piezoresonance vacuum gauge on the magnitude of the vacuum.

Пьезорезонансный вакуумметр (фиг. 1) Piezoresonance vacuum gauge (Fig. 1)

10 содержит термочувствительный измерительный пьезоэлектрический элемент 1 (например кварцева  пластина Y-среза) с напыленными на нем двум  резонаторами 2 и 3 и нагревателем 4. Резонаторы 2 и 3 включены в частотнозадающие цепи автогене15 раторов 5 и 6 соответственно.10 contains a temperature-sensitive measuring piezoelectric element 1 (for example, a Y-cut quartz plate) with two resonators 2 and 3 and a heater 4 sprayed on it. Resonators 2 and 3 are included in the frequency-response circuits of autogenerators 5 and 6, respectively.

Опорный пьезоэлектрический элемент 7 с напыленным резонатором включен в автогенератор 8. Выходы автогенераторов 5 и 8 св заны со входами смесител  9.The reference piezoelectric element 7 with the sprayed resonator is included in the oscillator 8. The outputs of the autogenerators 5 and 8 are connected to the inputs of the mixer 9.

Выходы автогенератора 6 и смесител  9 Outputs of the oscillator 6 and the mixer 9

Claims (2)

20 соединены с входами смесител  10, выход которого  вл еетс  выходом пьезорезонансного вакуумметра. Пьезорезонансный вакуумметр работает следующим образом. Измерительный пьезоэлектрический элемент (фиг. 1) помещаетс  в вакуум, величину которого необходимо измерить. К нагревателю подключаетс  стабилизированный источник питани . При изменении величины вакуума измен ютс  услови  теплообмена между средой и измерительным пьезоэлектрическим элементом 1, что вызывает близкие по величине изменени  резонансных частот резонатора 2 (зависимость а фиг. 2) и резонатора 3 (зависимость б фиг. 2), которые определ ют выходной, частотой соответствующих им автогенераторов 5 и 6. Частота автогенератора 8 задаетс  включенным в него опорным пьезоэлектрическим элементом 7 и в процессе измерени  остаетс  неизменной (зависимость в фиг. 2). Резонансна  частота опорного пьезоэлектрического элемента 7 выбираетс  несколько выще начальных (в процессе измерени ) частот резонатора 2 и 3 измерительного пьезоэлектрического элемента. В смесителе 9 формируетс  сигнал разности частот автогенераторов 5 и 8, соответствующих зависимости г (фиг. 3), котора   вл етс  «зеркальным отображением (зависимости а фиг. 2). На входы смесител  10 поступают частотные сигналы с автогенератора 6 и смесител  9. При этом на выходе смесител  10 формируетс  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 позвол ет значительно повысить точность измерени  реличины вакуума и чувствительность пьезорезонансного вакуумметра. Использование предлагаемого вакуумметра позвол ет расщир ть диапазон величин , повыщать качество исследований и сократить число экспериментов. Формула изобретени  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 , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  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 смесител , другой вход которого подключен к выходу первого смесител . Источники информации,, прин тые во внимание при экспертизе 1.Королев Б. И. Основы вакуумной техники . «Энерги , 1975. 20 are connected to the inputs of the mixer 10, the output of which is the output of a piezoresonant vacuum gauge. Piezoresonant vacuum gauge works as follows. The measuring piezoelectric element (Fig. 1) is placed in a vacuum, the value of which is to be measured. A stabilized power source is connected to the heater. When the magnitude of the vacuum changes, the conditions of heat exchange between the medium and the measuring piezoelectric element 1 change, which causes similar in magnitude changes in the resonant frequencies of resonator 2 (dependence a and fig. 2) and resonator 3 (dependence b of fig. 2), which determine the output frequency the corresponding autogenerators 5 and 6. The frequency of the autogenerator 8 is set by the supporting piezoelectric element 7 included in it and remains unchanged during the measurement (the dependence in Fig. 2). The resonant frequency of the reference piezoelectric element 7 is chosen somewhat higher than the initial (in the process of measurement) frequencies of the resonator 2 and 3 of the measuring piezoelectric element. In mixer 9, a signal is generated between the frequency difference between the autogenerators 5 and 8, corresponding to the dependence of r (Fig. 3), which is a "mirror image (dependencies of a Fig. 2). The inputs of the mixer 10 receive frequency signals from the oscillator 6 and the mixer 9. At the output of the mixer 10, an output signal of a piezoresonance vacuum gauge (Fig. 4) is formed, which corresponds to the difference in the values of the frequency dependencies b and g. The steepness of the output characteristic of the proposed piezoresonance vacuum gauge is two times higher than that of the known (Fig. 2, dependence a), which makes it possible to significantly improve the accuracy of measuring the vacuum relic and the sensitivity of a piezoresonance vacuum gauge. Using the proposed vacuum gauge allows you to extend the range of values, increase the quality of research and reduce the number of experiments. The invention of the Piezoresonance vacuum gauge containing a sensitive piezoelectric element with a heater and a resonator included in the oscillator circuit of the first oscillator; characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, it is equipped with a third oscillator and a second mixer, while on piezoelectric The second element is placed in the oscillating circuit of the third oscillator, and this oscillator is connected to the input of the second mixer, the other input of which is connected to the output of the first mixer. Sources of information, taken into account in the examination 1. Korolev B. I. Basics of vacuum technology. “Energy, 1975. 2.Малов В. В. Пьезорезонансные датчики . «Энерги , 1978 (прототип).2. Malov V.V. Piezoresonance Sensors. “Energie, 1978 (prototype). «S"S li cli c Be/iuuuHa SaKyynci Be / iuuuHa SaKyynci « 5" five CiCi Be/iuuuHCL оакууна Be / iuuuHCL oacun « I"I Величина Вакуума Риг.2 Фиг.5 РигЛThe magnitude of the Vacuum Rig.2 Figure 5 RigL