Пьезоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения силы и температуры. Целью изобретения является повышение динамической точности за счет сокращения времени преобразования частотного сигнала в код. Сложный выходной сигнал многочастотного автогенератора (МЧГ) 3, к которому подключен пьезорезонатор 2, закрепленный на упругом элементе 1, поступает на смесители 5 и 6, на вторые входы которых поданы частоты F<SB POS="POST">г1</SB> и F<SB POS="POST">г2</SB>, синтезированные дробно-рациональными преобразователями частоты (ДРПЧ) 7 и 8 из сигнала F<SB POS="POST">1</SB>, выделяемого фильтром 4 из сложного сигнала МЧГ 3. Коэффициенты ДРПЧ 7 и 8 выбраны так, чтобы обеспечить относительную информационную девиацию частот F<SB POS="POST">1</SB> и F<SB POS="POST">2</SB>, образующихся на выходах смесителей 5 и 6, в пределах 0,33 - 3. Частоты F<SB POS="POST">1</SB> и F<SB POS="POST">2</SB> поступают на информационные входы, а частота F<SB POS="POST">1</SB> - на входы опорного сигнала преобразователей частота-код (ПЧК) 9 и 10. Формируемые ПЧК 9 и 10 цифровые информационные коды поступают на вычислительный блок 11, где после цифровой обработки образуются цифровые оценки измеряемых параметров силы P и температуры T. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4383016/24-10 (22) 16.12.87 (46) 30.11.89. Бюл. 11 - 44 (72) В.А.Писарев, Ф,Ф,Колпаков, Н.Н.Иванов и В.Г.Тимошенко (53) 531.781:536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1262307, кл. G 01 L 1/16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

У 998874, кл. G Ol Ь 1/16, 1981. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного изме-. рения силы и температуры, Целью изобретения является повьппение динамической точности за счет сокращения времени преобразования частотного сигнала в код, Сложный выходной сигнал многочастотного автогенератора (МЧГ) 3, к которому подключен пьеэо(50 4 С 01 L 1/16 G 01 К 7 32

2 резонатор 2, закрепленный на упругом элементе ), поступает на смесители 5 и 6, на вторые входы которых поданы частоты f„ и f„, синтезирог ванные дробно-рациональными преобразователями частоты (ДРПЧ) 7 и 8 из сигнала f,, выделяемого фильтром 4 из сложного сигнала МЧГ 3. Коэффициенты ДРПЧ 7 и 8 выбраны так, чтобы обеспечить относительную информационную девиацию частот Р; и F образующихся на выходах смесителей 5 и

6, в пределах 0,33-3. Частоты F u

F поступают на информационные вхо2. ды, а частота f — на входы опорного сигнала преобразователей частотакод (ПЧК) 9 и 10. Формируемые ПЧК

9 и 10 цифровые информационные ходы поступают на вычислительный блок 11, где после цифровой обработки образуются цифровые уценки измеряемых параметров силы P и температуры Т, 2 пл.

1525488

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения силы и температуры, Цель изобретения — повышение динамической точности одновременного измерения силы и температуры.

На фиг. 1 представлена структурная схема пьезоэлектрического преобразователя; на фиг. 2 (a,б) — спектрограммы сигналов на выходе смесителей.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1, кварцевый резонатор 2, многочастотный автогене- 15 ратор 3, фильтр 4, первый 5 и второй

6 смесители,первый 7 и второй 8 дробно-рациональные преобразователи частоты, первый 9 и второй 10 преобразователи частота — код, вычислительный 20 блок 11, при этом каждый из смесителей 5 и 6 содержит усилитель 12, собственно смеситель 13, полосовой низкочастотный фильтр 14, а каждый из дробно-рациональных преобразователей 25 частоты 7 и 8 состоит из управляемого генератора 15, фазового детектора 16, фильтра 17 нижних частот, делители

18 и 19.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Упругий элемент 1 с закрепленным на нем кварцевым резонатором 2 находятся под воздействием силы Р и температуры Т. Поскольку резонатор 2 является частотозадающим элементом многочастотного автогенератора 3, то компоненты f„(Р,Т), f (P,Т), f (Р,Т) спектра его выходного сигнала зависят 40 от значений Р и Т. Компонента f,(Р,Т) выделяется полосовым фильтром 4 и подается на входы опорного сигнала преобразователей 9 и 10 частота — код.

Кроме того, сигнал автогенератора 3, 45 содержащий все компоненты спектра, подается на смесители 5 и 6. Усилители 12, помимо усиления сигнала автогенератора 3, препятствуют проникновению гетеродинных частот f, и йг ,из канала в канал. Выходные разностные частоты () соответственно первого 5 и второго 6

55 смесителей выделяются иэ выходных сигналов собственно смесителей 13 с помощью полосовых низкочастотных фильтров 14. Процесс выделения частот пояснен спектрограммами на фиг. 2(а,б)

Синтез гетеродинных частот f,è f„ г< э обеспечивающих информативную относительную девиацию частот F,(P,Ò) и

Г (Р,Т), осуществляется из частоты

f,(Р,Т) с помощью дробно-рациональных преобразователей частоты 7 и 8. Каждый иэ них функционально представляет собой последовательное соединение делителей 19 с коэффициентом и, и умножителя с коэффициентом, nr (где !

i l,2 — индексы каналов преобразова.ния). Умножитель построен на основе кольца фаэовой автоподстройки частоты и включает в себя управляемый генератор 15, фазовый детектор 16, фильтр 17 нижних частот и делитель

18, коэффициентом деления которого определяется коэффициент умножителя.

Таким образом,. для гетеродинных частот можно записать: пн

f) 1

Ю (2) пю

f =f

Г пгг

Разностные частоты Fg (P,Т) и F (P,Т) поступают на информационные входы преобразователей частота — код 9 и 10 в которых образуются соответствующие коды N, и N, по которым вычислительный блок 11 определяет искомые эначел л ния силы P и температуры Т, вычисляемые по известным обратным функцил ям преобразования P=S <(N1%N ) и Т=

82®1 112)

Повышение динамической точности обеспечивается сокращением времени преобразования частотных сигналов в код при переносе с помощью гетеродинирования спектра информационных сигналов f, fg в низкочастотную область и получением кодов N < и N< соответствующих периодам разностных частот

Г1 (P,Т) и Гг(P,Т) путем заполнения их более высокой частотой f, . При этом коэффициенты п,и и выбраны таким образом, чтобы обеспечивалась относительная информационная девиация частот F,(P,Т) и Г (Р,Т) в пределах

0,33...3, Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий кварцевый резонатор, закрепленный на упругом элементе и подключенный к многочастотному автоге5 1525488 . 6 нератору, фильтр, вход которого сое- дробно-рациональных преобразователя динен с выходом многочастотного ав- частоты, причем выход миогочастотнотогенератора, а выход - с входами го автогенератора связан с входами опорного сигнала первого и второго

5 преобразователей частота — код через преобразователей частота — код, выхо- первые входы соответствующих смесиды которых подключены к вычислитель- телей, вторые входы которых подключеному блоку, о т л и ч а 1о шийся. ны к выходам соответствующих дробнотем, что, с целью повышения точности, рациональных преобразователей, входы в него введены два смесителя и два 10 которых соединены с выходом фильтра.

-40

"60

n Fc

-60

rr 6 г(ат) р, Щю2

Составитель А.Альшаев

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

3аказ 7211/34 Тира к 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр я и и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, r.укгор д, у . р

1! II о л. Гага ина 101