Кварцові термометри

Кварцові датчики температури є авто генераторними перетворювачами з частотним виходом і будуються як на основі п’єзо резонаторах з лінійною температурно-частотною характеристикою, так і на основі п’єзо резонаторів з нелінійною температурно-частотною характеристикою.

Найбільш поширені авто генераторна схема з одним резонатором і диференціальна схема двох резонатора з формуванням сигналу різницевої частоти. У першому випадку один резонатор - термо чутливий, а другий - опорний.

f(t)

ЛС1

іапазон температур , в яких працюють термо чутливий елемент і електронна апаратура, що сполучається з ним , визначає можливі варіанти компоновки датчика (рис.).

ЛС2

а)

f(t)

в)

б)

Тут : АГИ - вимірювальний автогенератор;

АГо - опорний генератор;

ОР - опорний резистор;

ТЧР - термо чутливий резонатор;

АГ-автогенератор

У схемі на рис. а висновок частотного сигналу здійснюється безпосередньо на робочій частоті резонатора . Якщо у разі низькочастотних термо чутливих елементів камертонів передача цього сигналу на великі відстані особливих проблем не викликає, то при використовуванні високочастотних термо чутливих елементів, що працюють в діапазоні 5-30 Мгц, необхідне застосування коаксіальних ліній зв'язку і буферних підсилювачів ВЧ.

У диференціальній схемі рис. б формується різницевою сигнал, частота якого звичайно лежить в межах 50-100 кГц, що спрощує його передачу в пристрій обробки.

Винесення в робочу зону одно вчасно і термо чутливого і опорного резисторів (рис. в) веде до подовження лінії зв'язку чутливого елементу і електронної схеми датчика. Схема застосовується дуже рідко.

Прилад забезпечує вимірювання температур Т1 і Т2, визначення їх різниці Т=Т1-Т2 і відлік результатів вимірювань безпосередньо в градусах Цельсія або Фаренгейта.

Вимірювання може проводитися з дозволом 10^-2, 10^-3, 10^-4С, що забезпечується відповідним збільшенням часу вимірювання від 0,1 с при дозволі 10^-2С до 10 с при дозволі 10^-4С. Якщо застосовується один датчик, то на вхід змішувача См замість сигналу від другого термо датчика подається частота 28 Мгц, сформована з опорної частоти 2,8 Мгц шляхом її множення на 10. Термо датчик і автогенератор розміщуються що герметизується в виносному пробнику, що витримує тиск до 20 Мпа, і з'єднуються з цифровим приладом коаксіальним дротом завдовжки до 3 км.

ТЧР1, ТЧР2 – термо чутливих резистори; АГ1,АГ2 – вимірювальні генератори;

АГ0 –автогенератор опорної частоти 2,8 Мгц; ПРІ – перемикач вибору режиму вимірювань;

ДЧ – дільник частоти; ФВИ – формувач тимчасових інтервалів; См – змішувач;

ІЗР – вимірник знака різниці температури Т11-Т22 (при Т2-Т0)

Між генератором і термо чутливим резонатором використовується на пів хвильовий відрізок радіочастотного кабелю, що забезпечує узгодження опорів на частоті 28 Мгц. Генератор вносить погрішність у вимірювання температури не більше 2,10^-3С при змінах навколишньої температури на 1С.

П’єзо резонансні перетворювачі зусиль

Робота п’єзо резонансних датчиків механічних величин ґрунтується на перетворенні вимірюваної дії в зусилля або деформації сило чутливого резонатора і вимірюваннях частоти п’єзо резонатора або їх приростів. Нерідко в цих датчиках в ланцюжок перетворення вводяться додатково пружні елементи. Існують дві групи п’єзо резонансних перетворювачів зусиль в частоту:

а) динамічні перетворювачі, в яких корисні зусилля Fp, що приводяться на резонатор, менше зусиль, що подаються на перетворювач F п ( F p Fп );

б) перетворювачі малих зусиль, для яких Fp>Fп.

Основні різновиди конструкцій динамометричних перетворювачів з пружними елементами приведені на мал. Проста конструкція (мал. а ) містить одинарний п’єзо резонатор, включений паралель пружному елементу УЕ.

В схеме преобразователя дифференциального типа (рис. б) сжатие упругого элемента УЕ приводит к деформациям двух идентичных резонаторов с противоположными знаками, в результате чего изменяется их разностная частота.

F F СО