Преобразователь влажности

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ, содержащий установленные на звукопроводе из пьезоматериала источник и приемник поверхностных акустических волн, выполненный в виде подсоединенных к источнику переменного тока встречно-штьфевых электродов, и пленку электролита, отличающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности, на поверхности звукопровода установлены два короткозамкнутых электрода, между которыми нанесена пленка электролита, причем толщина пленки электролита не превыi шает двух расстояний между осями соседних встречно-штыревых электродов. (Л Л j

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSJlHH (5!) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3662353/24-25 (22) 11. 11.83 (46) 23.10.85. Бюл. Р 39 (72) А.Г.Севастьянов (53) 533.275(088.8} (56) Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергия, 1978, с. 201-210.

Челядинов В.Д. Применение устройств на поверхностных акустических волнах в системах регулирования параметров окружающей среды в сельском хозяйстве. — В сб. функциональные акустические устройства обработки сигналов, вып. 124. Л., 1978, с. 58-60.

„>S (») 1187 55 (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ BJIAEHOCTH, содержащий установленные на звукопроводе из пьезоматериала источник и приемник поверхностных акустических волн, выполненный в виде подсоединенных к источнику переменного тока встречно-штыревых электродов, и пленку электролита, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения чувствительности, на поверхности звукопровода установлены два короткозамкнутых электрода, между которыми нанесена пленка электролита, причем толщина пленки электролита не превышает двух расстояний между осями соседних встречно-штыревых электродов.

1187055

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения влажности газов с помощью поверхностных акустических волн (ПАВ).

Целью изобретения является увеличение чувствительности преобразователя влажности.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь влажности, вид сверху; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.1О

Устройство содержит расположенные на звукопроводе 1 источник 2 и приемник 3 ПАВ, а пленка 4 электролита. находится на поверхности звукопровода между двумя короткозамкнутыми элект- 15 родами 5.

Звукопровод 1 выполняется из пьезоматериала с малым температурным коэффициентом линейного расширения и большим коэффициентом электромеха- 20 нической связи. Наиболее подходящим материалом для звукопровода является ниобат лития.

Источник 2 и приемник 3 ПАВ представляют собой подсоединенные кисточ 25 нику переменного тока встречно-штыре1 вые металлические электроды, располо женные на поверхности звукопровода 1.

Материал электродов обладает коррозионной стойкостью в атмосфере влаж- jo ного газа, т.е. электроды необходимо выполнять из никеля, золота или хрома. Толщина металлических электродов составляет 1000 а. Расстояние между встречно-штыревыми электрода35 ми зависит от рабочей частоты. Оптимальная рабочая частота преобразователя влажности находится в пределах

10-100 МГц потому, что на более высоких частотах расстояние между встречно-штыревыми электродами становится меньше 10 мкм и в этом случае, возможно паразитное действие капельной влаги, находящейся в контролируемой среде.

Кроме того, в этом диапазоне рабочих частот наиболее просто проводить точные электрические измерения.

Оптимальное количество встречно-штыревых электродов в преобразователях 50

ПАВ, т.е. в источнике и приемнике составляет 4-40 и зависит от материала звукопровода. Полоса пропускания преобразователей ПАВ составляет

5-10 от рабочей частоты, т.е. они 55 изготовляются широкополосными. Применение широкополосных преобразователей ПАВ облегчает проведение точных электрических измерений. Ампли- . тудно-частотная характеристика преобразователя впажности имеет плавную форму с максимальным подавлением паразитных сигналов. На торцах и боковых гранях преобразователя влажности необходимо разместить поглощение ультразвук — покрытие, которое должно быть выполнено из влагопроницаемого материала, например из полиэтилена.

Короткозамкнутые электроды 5 выполняются из того же материала, что и встречно-штыревые электроды преобразователей ПАВ. Толщина короткозамкнутых электродов такая же как и у встречно-штыревых электродов, так как изготавливаются одновременно с преобразователями ПАВ. Оптимальная ширина короткозамкнутых электродов составляет две - три ширины встречноштыревого электрода преобразователя ПАВ и определяется из условия обеспечения надежного контакта с пленкой электролита 4. Короткозамкнутйе электроды 5 представляют собой заземленную электропроводящую рамку, расположенную на поверхности звукопровода между встречно-штыревыми преобразователями ПАВ. Ширина рамки равна длине встречно-штыревого электрода преобразователя ПАВ. Расстояние между электродом рамки и встречно-штыревым преобразователем

ПАВ должно быть не менее ширины ,зазора между электродами встречноштыревого преобразователя ПАВ.

Короткозамкнутая заземленная рамка предназначена для того, чтобы устранить паразитную электрическую навод-. ку между преобразователями ПАВ, так как пленка электролита 4 в момент измерения влажности образует токопроводящую дорожку, через которую распространяется электрическая наводка от источника к приемнику ПАВ, что препятствует проведению электрических измерений параметров ПАВ (затухания и скорости), по которым определяется относительная влажность в контролируемой среде с помощью преобразователя влажности. Пленка 4 электролита является чувствительным элементом преобразователя влажности.

Она выполняется из материала, изменяющего свое электрическое сопротивление (электропроводность) в атмосфере влажного газа. Наиболее подхоА -А

Составитель В.Екаев

Редактор О.Черниченко Техред 3.Палий Корректор Г.Решетник

Заказ 6542/49 Тираж 896 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 дящим материалом для пленки электролита является LiC1 NaC1. Толщина пленки электролита должна быть не более двух расстояний между осями соседних электродов встречно-штыревого преобразователя ПАВ. Пленка электролита располагается внутри и на поверхности рамки, состояЩей из короткозамкнутых электродов 3.

Преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь влажности помещают в замкнутый объем, через который продувается влажный газ. К источнику 2 ПАВ от внешнего генератора высокой частоты подается электрический сигнал, который преобразуется в ПАВ и распространяется по поверхНосТН звукопровода 1 с находящимися на нем короткозамкнутыми электродами 5, пленкой электролита 4. Далее ультразвуковые колебания поступают

87055 4 в приемник 3 ПАВ, где ультразвуковые поверхностные акустические волны преобразуются в электрический сигнал.

В атмосфере влажного газа пленка 4

5 электролита изменяет свою проводимость и составляющая ПАВ поверхностная электроакустическая волна (ЭАПВ) взаимодействует с электронами прово- . димости (ионами проводимости) плен-... !

О ки 4 электролита. В результате этого взаимодействия изменяется затухание и время задержки электрического сигнала в преобразователе влажности. .Таким образом, измеряя фазу (или время задержки) электрического сигнала на выходе преобразователя влажности, получают информацию о влажности .газа в контролируемой среде.

Для измерения влажности газа может быть использована любая из известных измерительных схем, обладающая высокой точностью измерения скорости ультразвука.