Датчик давления на поверхностных акустических волнах

 

ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержащий автогенератор с частотозадаю1Щ1М элементом, выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на оДной грани которой выполнена выемка, а на противоположной грани располо Фи& .Г жены два встречно-штьфевых преобразователя поверхностных акустических волн, размещенные в одном акустическом канале и подсоединенные к автогенератору , отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых давлений, выемка в пьезоэлектрической пластине выполнена с поперечным сечением в форме прямоугольника , две стороны которого параллельны электродам встречно-штыревого преобразователя и полностью перекрывают акустический канал по апертуре, а глубина выемки постоянна по апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, перпендикулярном электродам встречноштыревого преобразователя, уменьшаясь от центральной области вЫемки к ее периферии.

Ц93 (И) СООЗ СОВЕТСКИХ с%лент.

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3623!22/40-23 (22) 15.07.83 (46) 23. 12. 84. Бюл. Ф 47 (72) В. Б. Акпамбетов, К.И. Брицын, Г. Н. Галанов и В.Г. Ржанов (53) 621. 317.084. 2. 082. 73 (088. 8) (56) 1. Речицкий В.И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. М.р"Советское радио", .1980, с.216-218.

2. ТИИЭР, 1976, У 5, с. 226-228 (прототип). (54)(57) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ, содержащий автогенератор с частотозадающим элементом, выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на офной грани которой выполнена выемка, а на противоположной грани располоgyes Н 03 Н 9/00 // С 01 L 11/00 жены два встречно-штыревых преобразователя поверхностных акустических волн, размещенные в одном акустическом канале и подсоединенные к автогенератору, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых давлений,. выемка в пьезоэлектрической пластине выполнена с поперечным сечением в форме прямоугольника, две стороны которого параллельны электродам встречно-штыревого преобразователя и полностью перекрывают акустический канал по апертуре,.а глубина выемки постоянна по апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, Ф перпендикулярном электродам встречноштыревого преобразователя, уменьшаксь от центральной области вЫемки к ее периферии.

1 . 11310

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчйкам давления жидких и газообразных сред.

Известны датчики давления на поверхностных акустических волнах (ПАВ), содержащие автогенератор с частотозадающим элементом, выполненным в виде линии задержки или резонатора на ПАВ (1).

Недостатком данных датчиков давления на ПАВ является узкий диапазон измеряемых давлений.

° Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик давления на ПАВ, содержащий автогенератор с частотозадающим элементом; выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на одной грани которой выполнена плоская цилиндрическая 20

1 выемка, образующая плоскую круглую мембрану, а на противоположной грани расположены два встречно-штыревых преобразователя (ВШП) ПАВ, ра змещенные в одном акустическом канале и,25 подсоединенные к автогенератору 2) .

Недостатком известного датчика давления на ПАВ является узкий диапазон измеряемых давлений, обусловлен30 ный тем, что в круглой жестко защемленной мембране (с низким коэффициентом защемления) наличествуют области с противоположными по знаку дефор" мациями, .что приводит к компенсации реакции мембраны на внешнее воздейст-З5 . вие.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений.

Поставленная цель достигается тем,40 что в датчике давления на ПАВ, содержащем автогенератор с частотозависимым элементом, выполненным в виде пьезоэлектрической пластины, на одной грани которой выполнена выемка, 45 а на противоположной грани расположены два ВШП. ПАВ, размещенные в одном акустическом канале и подсоединенные к актогенератору, выемка в пьезоэлектрической пластине выполнена с попе речным сечением в форме прямоугольника, две стороны которого параллельны электродам ВШП и полностью перекрывают акустический канал по апертуре, а глубина выемки постоянна по 55 апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, уменьшаясь от центральной области выемки к ее периферии.

На фиг. 1 изображен датчик давления на ПАВ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1.

Датчик давления на ПАВ (фиг. 1) содержит автогенератор 1 и частотозадающий элемент, выполненный в виде пьезоэлектрической пластины 2, на одной грани которой выполнена выемка 3, (фиг. 2а, б), а на противоположной грани расположены два ВШП 4 и.подсоединены к автогенератору. Выемка 3 имеет поперечное сечение в форме прямоугольника (пунктир на . фиг. 1), две стороны 5 и 6 которого параллельны электродам ВШП 4 и полностью перекрывают акустический канал по апертуре, а две другие стороны 7 и 8 перпендикулярны электродам

ВШП 4. Глубина выемки 3 постоянна по апертуре акустического канала и монотонно изменяется в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, уменьшаясь от центра к периферии выемки (фиг. 2а, 6).

Датчик давления на ПАВ работает следующим образом.

В отсутствие внешнего воздействия (давления) на мембрану, образованную выемкой 3 в пьезоэлектрической пластине. 2, частота автогенератора неизменна и определяется тбпологией

ВШП 4 и скоростью ПАВ в материале пьезопластины 2. При приложении внешнего воздействия (давления) к мембране,.образованной выемкой 3 в пьезо-. электрической пластине 2, частота автогенератора изменяется вследствие изменения скорости ПАВ за счет вклада нелинейной упругости материала пьезопластины 2, а также частично за счет искривления звукопровода изза прогиба мембраны и за счет изменения расстояния между ВШП 4. При этом изменение частоты автогенератора однозначно связано с изменением измеряемого давления, что позволяет по изменению частоты автогенератора измерять величину давления, воздействующего на чувствительный элемент (мембрану) датчика.

Выполнение в пьезоэлектрической пластине выемки, имеющей прямоугольную форму, с изменяемой глубиной в направлении, перпендикулярном электродам ВШП, и описанной ориентацией

Составитель А.Апексеев

Редактор П.Коссей Техред А.Бабинец Корректор А. Тяско

Заказ 9626/43 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

3 1131 по отношению к ВШП, образующей прямоугольную мембрану с увеличивающейся в направлении акустической оси от центра к периферии толщиной, позволяет в сравнении с круглой мембраной увеличить коэффициент жесткости защемления мембраны и, тем самым, уменьшить размер области мембраны с деформацией противоположного знака, 024 4 что в конечном итоге расширяет диапазон измеряемых давлений.

Дополнительным достоинством предлагаемого датчика давления на ПАВ является его более высокая технологичность в сравнении с датчиком с круглой мембраной и, как следствие, более высокий процент выхода годных изделий при массовом производстве.