SU1493892A1

SU1493892A1 - Device for measuring pressure

Info

Publication number: SU1493892A1
Application number: SU874321248A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Сергеевич Василенко; Евгений Сергеевич Колесник; Валерий Леонидович Сорокопут
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-07-15

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и позвол ет повысить точность измерений давлени . Дл этого нар ду с автогенератором 1, пьезорезонаторами 2 и 2¹, конденсаторами 7 и 7¹, буферным усилителем 8, смесител ми 9 и 10, широкополосным усилителем 11 и измерителем частоты 12 устройство дл измерени давлени содержит амплитудный детектор 13 и два аттенюатора 14 и 15, обеспечивающие стабилизацию амплитуды колебаний на выходе усилител 11. Этим достигаетс линейный режим работы усилител 11, что позвол ет избежать погрешностей преобразовани , св занных с возникновением зоны нечувствительности из-за синхронизационных эффектов в автоколебательной системе. Тем самым повышаетс точность измерений. 1 ил.The invention relates to instrumentation engineering and makes it possible to increase the accuracy of pressure measurements. For this, along with an auto-oscillator 1, piezoresonators 2 and 2 ¹ , capacitors 7 and 7 ¹ , a buffer amplifier 8, mixers 9 and 10, a broadband amplifier 11 and a frequency meter 12, the pressure measurement device contains an amplitude detector 13 and two attenuators 14 and 15, which ensure the stabilization of the amplitude of oscillations at the output of the amplifier 11. This achieves the linear operation of the amplifier 11, thereby avoiding conversion errors associated with the occurrence of the deadband due to the synchronization effects in the auto-oscillator circuit. steme. This improves measurement accuracy. 1 il.

Description

4 со4 with

00 со00 with

tctc

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано дл измерени давлени .The invention relates to instrument engineering and can be used to measure pressure.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

На чертеже изображена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство дл измерени давлени содержит автогенератор 1, два кварцевых резонатора АТ-среза 2 и 2, один из которых (2) вл етс частотно-задающим элементом автогенератора 1 , каждый кварцевый резонатор содержит по два дополнительных 3,4 и З , 4 и по два основных 5, 6 и 5 , 6 электрода, два конденсатора 7 и 7 , буферный усилитель 8, первый 9 и второй 10 смесители, широкополосный усилитель 11, измеритель 12 частоты, амплитудный детектор 13 и два идентичных управл емых аттенюатора 14 и 15.A device for measuring pressure contains an auto-oscillator 1, two AT-cut quartz resonators 2 and 2, one of which (2) is the frequency-mastering 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, buffer amplifier 8, first 9 and second 10 mixers, wideband amplifier 11, frequency meter 12, amplitude detector 13 and two identical controlled attenuators 14 and 15.

Измер емое давление прикладываетс к обоим кварцевым резонаторам 2 и 2 , так, чтобы изменение их резонансных частот было одинаковым по модулю , но разным по знаку. Кварцевый резонатор 2 своими дополнительнымиThe measured pressure is applied to both quartz resonators 2 and 2, so that the change in their resonant frequencies is the same in magnitude but different in sign. Quartz resonator 2 with its additional

938924938924

телеЛ 9 и 10, в результате чего в автоколебательной системе, образован- нсзй соединенными в кольцо смесител - - ми 9 и 10 и широкополосным усилителем 11, возникают колебани с частотой , соответствующей номинальному давлению. При изменении измер емого давлени частота автогенератора изме10 н етс , например уменьшаетс . Резонансна частота резонатора 2 увеличиваетс , т.е. он возбуждаетс сигналом с буферного усилител 8 на частоте , ниже резонансной, поэтому воз15 никает фазовый сдвиг между снгналами н выходах аттенюаторов 14 и 15 и частота колебаний в кольце из смесителей 9,10 и усилител 11 измен етс соответственно величине упом нутогоTeleL 9 and 10, as a result of which, in a self-oscillating system formed by ring-connected mixers 9 and 10 and a broadband amplifier 11, oscillations occur with a frequency corresponding to the nominal pressure. When the measured pressure changes, the frequency of the autogenerator changes, for example, decreases. The resonant frequency of the resonator 2 increases, i.e. it is excited by a signal from the buffer amplifier 8 at a frequency below the resonant one, therefore a phase shift between the signals and outputs of attenuators 14 and 15 arises, and the oscillation frequency in the ring from mixers 9, 10 and amplifier 11 changes according to the value of

20 фазового сдзига. Частотомер 12 зафиксирует это изменение частоты, по которому можно определить измерение измер емого давлени .20 phase shift. Frequency meter 12 records this change in frequency by which the measured pressure measurement can be determined.

Однако частота автоколебаний вHowever, the frequency of self-oscillations in

25 кольце из смесителей 9,10 и усилител 11 зависит не только от сдвига фаз между сигналами на входах смесителей 9 и 10, но и от величины амплитуды сигнала на выходе усилите25 ring of mixers 9,10 and amplifier 11 depends not only on the phase shift between the signals at the inputs of mixers 9 and 10, but also on the amplitude of the signal at the output amplify

электродами 3 и 4 включен в схему ав- 30 л 11, котора зависит от амплитудelectrodes 3 and 4 are included in the circuit av-30 l 11, which depends on the amplitudes

тогенератора 1 . Основные электроды fj 5 и 5 подключены к общей тине, а основные электроды 6 и 6 св заны с общей шиной через соответствующие конденсаторы 7 и 7 . Кварцевый резонатор 2 подключен к выходу автогенератора 1 через буферный усилитель 8. Выход первого смесител 9 подключен к первому входу второго 10 смесител , выход которого через широкополосный усилитель 11 св зан с первым входом первого смесител 9. Электроды А и 4 резонаторов через управл емые аттенюаторы I4generator 1. The main electrodes fj 5 and 5 are connected to the common power, and the main electrodes 6 and 6 are connected to the common bus through the respective capacitors 7 and 7. The quartz resonator 2 is connected to the output of the auto-oscillator 1 through a buffer amplifier 8. The output of the first mixer 9 is connected to the first input of the second 10 mixer, the output of which is connected to the first input of the first mixer 9 through a broadband amplifier 11. Electrodes A and 4 resonators are controlled by attenuators I4

сигналов на выходах смесителей. В то же врем при изменении давлени , приложенного к резонаторам 2 и 2, измен етс амплитуда сигнала, снимае35 мого с дополиительного электрода 4. При отсутствии в схеме устройства амплитудного детектора 13 и аттенюаторов 14 и 15 амплитуда колебаний на выходе усилител 11 нарасталаsignals at the outputs of the mixers. At the same time, when the pressure applied to the resonators 2 and 2 changes, the amplitude of the signal removed from the additional electrode 4 changes. In the absence of an amplitude detector 13 and attenuators 14 and 15 in the circuit of the device, the oscillation amplitude at the output of the amplifier 11 increased

40 бы до тех пор, пока усилитель не будет рабО1ать в нелинейном режиме. Это приводит к возникновению синхронизационных эффектов в автоколеба5040 as long as the amplifier does not work in nonlinear mode. This leads to the appearance of synchronization effects in autowheels.

тельной системе из-за наличи в ней и 15 ееответственно св заны с вторы- 45 комбинационных составл ющих, обуслов- ми входами смесителей 9 и 10. Выход ленных неидеальностью фильтров смеси- широкополосного усилител 1I подключен к измерителю 12 частоты и через амплитудный детектор 13 св зан с управл ющими входами аттенюаторов 14 и 15.due to the presence in it and 15 of its correspondingly associated with the secondary combinational components, due to the inputs of mixers 9 and 10. The filters produced by the non-ideal mix- 1 I broadband amplifier are connected to the 12 frequency meter and through the amplitude detector 13 connected with the control inputs of attenuators 14 and 15.

Устройство дл измерени давлени работает следуюошм образом.The pressure measuring device works in the following manner.

При номинальном измер емом давлении резонансные частоты резонаторов jj руетс , усилитель 11 работает в ли к 2 совпадают, поэтому фазовый сдвиг нейном режиме, поэтому синхрониза- между сигналами на выходах аттенюа- торов 14 н 15 отсутствует. Эти сигналы поступают на вторые входы смесителей 9 и 10, что ведет к возникновению ступенек на характеристике преобразовани .At a nominal measured pressure, the resonant frequencies of the resonators jj rute, the amplifier 11 works in whether k 2 coincide, therefore the phase shift in the linear mode, therefore, there is no synchronization between the signals at the outputs of attenuators 14 and 15. These signals arrive at the second inputs of mixers 9 and 10, which leads to the appearance of steps on the conversion characteristic.

Дл устранени этих влений в схеме устройства используютс аттенюаторы 14, 15, управл емые сигналом с вьпсода гтплитудного детектора. При этом амплитуда колебаний стабилизиционные эффекты не возникают.To eliminate these effects, the device circuit uses attenuators 14, 15 controlled by a signal from the output of the gtp detector. In this case, the amplitude of oscillations, stabilization effects do not occur.

Таким образом, благодар использованию аттенюаторов и амплитудногоThus, due to the use of attenuators and amplitude

сигналов на выходах смесителей. В то же врем при изменении давлени , приложенного к резонаторам 2 и 2, измен етс амплитуда сигнала, снимаемого с дополиительного электрода 4. При отсутствии в схеме устройства амплитудного детектора 13 и аттенюаторов 14 и 15 амплитуда колебаний на выходе усилител 11 нарасталаsignals at the outputs of the mixers. At the same time, when the pressure applied to the resonators 2 and 2 changes, the amplitude of the signal removed from the additional electrode 4 changes. In the absence of an amplitude detector 13 and attenuators 14 and 15 in the circuit of the device, the oscillation amplitude at the output of the amplifier 11 increased

бы до тех пор, пока усилитель не будет рабО1ать в нелинейном режиме. Это приводит к возникновению синхронизационных эффектов в автоколебаuntil the amplifier is non-linear. This leads to the occurrence of synchronization effects in the autoscaler.

тельной системе из-за наличи в ней комбинационных составл ющих, обуслов- ленных неидеальностью фильтров смеси- system due to the presence of combinational components in it, due to the imperfection of the mixture filters

руетс , усилитель 11 работает в ли нейном режиме, поэтому синхрониза- The amplifier 11 operates in linear mode, therefore the synchronization

телей 9 и 10, что ведет к возникновению ступенек на характеристике преобразовани .9 and 10, which leads to the appearance of steps on the transformation characteristic.

Дл устранени этих влений в схеме устройства используютс аттенюаторы 14, 15, управл емые сигналом с вьпсода гтплитудного детектора. При этом амплитуда колебаний стабилизируетс , усилитель 11 работает в ли нейном режиме, поэтому синхрониза- To eliminate these effects, the device circuit uses attenuators 14, 15 controlled by a signal from the output of the gtp detector. In this case, the oscillation amplitude is stabilized, the amplifier 11 operates in the linear mode, therefore

ционные эффекты не возникают.effects do not occur.

детектора в электрической схеме устройства устран етс зона нечувствительности , снижаетс погрешность преобразовани давлени в частоту. Тем самым повьшаетс точность измерений.The detector in the electrical circuit of the device eliminates the dead zone, reducing the error in converting pressure to frequency. This increases the measurement accuracy.

Claims

Claims An apparatus for measuring pressure comprising an oscillator, two piezo-resonators, each with two main and two additional electrodes, two capacitors, two mixers, a broadband and buffer amplifiers, and a frequency meter, each piezoresonator connected to one of the main busbars of the device directly, and another through the corresponding capacitor, the first piezoresonator is connected to the autogenerator by additional electrodes, the output of which through the buffer amplifies It is connected with the first additional electrode of the second piezo-resonator, the output of which is connected via a broadband amplifier to the first input of the first mixer and to a frequency meter, characterized in that it is equipped with two controllable attenuators and an amplitude detector in order to increase the measurement accuracy, and the inputs attenuators are connected respectively to the output of the autogenerator and the second additional electrode of the second piezoresonator, the outputs of the attenuators are connected respectively to the second inputs of the mixers, and the control The BXOV attenuator dyes through the amplitude detector are connected to the output of a para-band amplifier.