Пьезоэлектрический анализатор жидкости и газов

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛПйЛИЗАТОР ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ, содержаиий измерительный и опорный автогенераторы , в резонансные системы которых включены пьезорезонансные датчики, формирователь сигнала разностной частоты,на вхогы которого подклкчены выходы автогенераторов ,и регистратор, р, т л и ч а ю I и с я Тем, что ,с целью повышения чувствительности измерений, в него введены два варикапа, две разделительные резиотивно-инддуктивные цепочки, управляемый резистор, амплитудный детектор, блок задержки времени и инвертор, причем первый варикап включен последовательно с пьезорезонансным датчиком измерительного автогенератора, второй варикап включен последовательно с пьезорезонансным датчиком опорного автогенератора , между резистором цепи фиксированного смещения транзистора измерительного автогенератора i; затвором транзистора включен управляемый резистор, управляющий электрод которого соединен с истоком транзистора измерительного автогенератора, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, а выход амплитудного детектора через блок задержки времени подключен через первую разделительную резиотивно-индук С тивную цепочку к аноду первого варикапа и через инвертор и вторую разделительную резистивно-индуктивную цепочку - к аноду второго варикапа .

союз советсних социдлист ии есн и х

РЕСПУБЛИН

1(61) C. 0.1 11 1 1/ 1 б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ТЕЙИЯ и АВ 7ОРСЯО14Ъ CBNP,ETEAbCl ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делдм изоБРетений и отнРьГГий (21) 3437980, 18-25 (22) 0.,05., 8? (46) 30.11.83= Бюл. ". 44 (72) -,, И,hp (71) 1(непропетровский ордена Трудово го Красного Знамени государственный универститет (53) 532.137(088.8) (56) 1. Патент СИ . М 3744296, кл„ 73-?3, опублик. 1973.

2. Патент США 1; 3260104, кл.73-23, о ублик. 1966 (прототип). (54) (57) ПЬЕЗОЗЛЕКТРИг1ЕСКИИ АНА11ИЗА—

ТОР КИДКОСТИ И ГА ЗОН, содержащий измерктельный и опорный автогенераторы, в резонансные системы которых включены пьезорезонансные датчики, формирователь сигнала разностной частоты,на вхогы которого подклк,ены вгп<оды авто генераторов, и ре ги стратор у о т л и .4 а ю .. и и с я тем, To,с I:åëü)2 повышения чувствительности измерений, в него введены два варикгпа, две разделительные резистивно-индуктивные

„„ЯД„„1057811 А цепочки, управляемый резистор, амплитудный детектор, блок задержки времени и кнвертор, причем первый варикап включан последовательно с пьезорезонансным дат--иком измерктельного автогенератора, второй варккап включен последовательно с пьезорезонансным датчиком опорного автогенератора, между резистором цепи фиксированного смещения транзистора измерительного автогенератора и затвором транзистора включен управляемьй резистор, управляющий злектрод которого соединен с истоком транзистора измерительно о автогенератора выход которого соединен с входом амплктуднoz o детектора, а выход

Р

Ю амплитудного детектора через блок задержки времени подключен герез первую разделительную резистивно-кндук" тивную цепочку к аноду первого варикапа и через инвертор и вторую разделктельную резистивно-индуктивную цепочку — к аноду второго вариЧ капа.

1057811

Изобретение относится к резонансным измерениям добротности контура с использованием пьезорезонансных датчиков, в основе работы которых лежит зависимость добротности пьезорезонатора от измеряемого параметра.

Известен пьезоэлектрический анализатор, основанный па измерении добротности колебательного контура, в котором в качестве датчика использован кристаллический кварц fl), Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический анализатор жидкости и газов, содержащий из.мерительный и опорный автогенераторы, в резонансные системы которых

1 .,включены пьезорезонансные датчики, формирователь сигнала разностной IBcтоты, на входы которого подключены выходы автогенераторсв, и регистратор (2) „20

Недостатком известного устройства является малая чувствительность измерений.

Цель изобретения — повышение чувствительности измерений. )5

Указанная цель достигается тем, что в анализатор, содержащий измерительный и опорный автогенераторы, в резонансные системы которых включены пьезорезонансные датчики, формирователь сигнала разностной частоты, на вх;>ды которого подключены выходы автогенераторов,, и регистратор, введены два варикапа, две разделительные.резистивно-индуктивные цепочки, управляемый резистор, 35 амплитудный детектор, блок задержки времени и инвертор, причем первый варикап включен последователь. но с пьезореэснансным датчиком измерительного автогенератора, второй 40 варикап включен последовательно с пьезорезонансным,датчиком опорного автогенератора между резистором цепи фиксированного смещения транзистора измерительного автогенератсра и эат- 45

H<>ðoì транзистора включен управляем> и резистор, управляющий электрод которого соединен с истоком транзистора измерительного автогенератора, выход которого соединен с входом амплитудного детектора, а вь|ход амплитудного детектора через блок задержки времени подключен через первую разделительную . резистивно-индукТивную цепочку к аноду первого варикапа и через инвертср и вторую разделительную резистивно-индуктивную цепочку — к аноду второго варикапа.

На чертеже представлена принци- 60 пиальная схема измерителя для амплитудного пьезорезонансного датчика.

Устройство содержит измерительный автогенератср l, опорный автогенератор 2, амплитудный детектор 3, элемент 4 задор>кки времени, инвертор 5, формирователь б разностного сигнала, регистратор 7 и две разделительные резистивно-индуктивные цегочки 8, 9 и 10, 11. Измерительный автогенера-..ср 1 собран на транзисторе 12; пьезорезонансный датчик l 3, Барикап 14, подстроечный кОнденсатор 15 и катушка 16 индуктивности образуют колебательный контур; рез|лсторы 17 и ) 8 и управляемый резистор 19 образует цепь фиксированного смещения; резистор 20 и конденсатор

21 составляют цепь автосмещения; конденсаторы 22 и 23 являются переходнь|ми. Пьеэокварцевый элемент 23, последовательно соединенный с варикапом 24 и катушкой индуктивности

25, образует колебательный контур опорного автсгенератора 2; формирователь разнсстного сигнала содержит смеситель, ?б и фильтр 27 низкой частоты.

Выход измерительного автогенератора 1 соединен c:входом формирователя б раэностного сигнала и входом амплитудного детектора 3. Выход опорного автогенератора 2 соединен с вторым входом формирователя разностного сигнала б. Выход амплитудного детектора 3 через элемент 4 задержки времени соединен через p=.çделительную цепочку 8, 9 с анодом варикапа 14 и через инвертор 5 и разделительную цепочку 10, 11 с анодом варикапа 24. К выходу формирователя

6 разностнсго сигнала подключен регистратор 7.

Устройство работает следуюшим образом.

Измеряемый параметр воздействует на амплитудный пьезорезонансный датчик 13„ изменяя его сопротивление потерь. Эти измерения приводят к изменению добротности колебательного контура 13, 14, 15, 16; амплитуда высокочастотного напряжения измерительного автогенератора 1 детектируется амплитудным детектором 3. Этот сигнал с выхоqa детектора через элемент

4 задержки времени и цепочку 8, 9 поступает на анод варикапа 14, осуществляя управление частотой измерительного автогенератора. Этот же сигнал через инвертор 5 и разделительную цепочку 14, 11 поступает на анод варикапа 24, осуществляя управ ление частотой опорного автогенератора 2, причем изменения частоты измерительного и опорного автогенераторов противоположны. Таким образом чувствительность сигнала на выходе формирователя разностной частоты увеличивается вдвое. Если учесть, что чувствительность преобразования пьеэорезонатора с помощью варикапа значительно выше, чем чув10=7811

Составитель В. Крутин

Редактор Н. Безродная Техред Т.14аточка Корректор A . Ильин

Заказ 9575/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная ствительность пьезорезонансного датчика по амплитуде, то чувствительность схемы имеет еще большее значение. Так как уменьшение добротности пьезорезонансного датчика 13 приводит к некоторым изменениям частоты, не связанным с управлением с помощью варикапа 14, то зто приводит к погрешностям измерения амплитудного сигнала датчика 13 ° Ограничение этой погрешности осуществляется введением дополнительной от-рицательной обратной связи путем подачи напряжения истокового автосмещения на управляющий электрод управляемого резистора 19. 15

Злемент 4 задержки времени позво ляет испольэовать динамические характеристики сигнала пьеэореэонансного датчика 13„ что снижает погрешнсти, связанные с кратковременными флуктуациями параметров пьеэореэонаторов из-за внешних факторов.

Инвертор 5 необходим для того, чтобы управление частотой автогенераторов с помощью варикапов в процессе измерения происходило по строго симметричным характеристикам.

Технико-экономический эффект связан с повышением чувствительности при одновременном упрощении структурной схемы прибора.