Датчик измерения малых масс загрязняющих частиц

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения малых масс загрязняющих частиц.
Известны датчики на основе кварцевых резонансных микровесов (КРМ) [1], в которых, для измерения малых масс используется отдельная платформа, соединенная с чувствительным элементом, а также датчики с селективным влагочувствительным покрытием кварцевого резонатора. Принцип действия таких датчиков заключается в измерении девиации частоты в зависимости от осажденной массы на поверхности платформы или влаги сорбированной влагочувствительным покрытием резонатора.
В датчике контроля интенсивности накопления пыли [2] осаждение осуществляется на приемную платформу, соединенную с чувствительным элементом на основе пьезокристалла. Информация о количестве осажденной массы снимается со схемы возбуждения, в цепь которой включен измерительный кварцевый резонатор.
В пьезорезонансном датчике влажности [3] количество осажденной влаги определяется величиной адсорбированной влаги.
В датчике направленных потоков масс [4], содержащем кварцевые резонансные микровесы, рабочий и опорный кварцевые резонаторы, соединенные между собой тепловым мостом через радиатор, и включенные в цепь соответствующих генераторов, смеситель, фильтр нижних частот, усилитель, осаждение загрязняющих масс в любом агрегатном состоянии на поверхности рабочего кварцевого резонатора происходит за счет его охлаждения.
Наиболее близкими к заявляемому являются
датчик контроля интенсивности накопления пыли [2], содержащий чувствительный элемент, соединенный с блоком обработки и передачи информации через блок согласования, и блок питания. Чувствительный элемент снабжен микровесами, состоящими из приемной платформы, пьезокристалла, и схемы возбуждения;
датчик направленных потоков масс [4], содержащий кварцевые резонансные микровесы, рабочий и опорный кварцевые резонаторы, соединенные между собой тепловым мостом через радиатор, и включенные в цепь соответствующих генераторов, смеситель, фильтр нижних частот, усилитель, а также нагреватель рабочего кварцевого резонатора, отличающийся тем, что опорный и рабочий кварцевые резонаторы охлаждаются, а рабочий кварцевый резонатор снабжен нагревателем.
Основным недостатком датчика [4], а также других, указанных выше, является температурная погрешность микровесов из-за невозможности обеспечения стабильности температуры кристаллов.
Техническим результатом, полученным в данной конструкции, является повышение точности измерений количества осажденного вещества на рабочем кварцевом резонаторе датчика.
Технический результат достигается тем, что датчик направленных потоков масс на основе кварцевых резонансных микровесов содержит рабочий и опорный кварцевые резонаторы, соединенные между собой тепловым мостом через радиатор и включенные в цепи соответствующих генераторов, смеситель, фильтр нижних частот, усилитель, причем тепловой мост крепится к радиатору с регулятором температуры, позволяющим повысить точность измерений количества осажденного вещества на рабочем кварцевом резонаторе датчика за счет поддержания стабильной температуры кристаллов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображена блок-схема датчика направленных потоков масс,
которая содержит рабочий кварцевый резонатор 1, опорный кварцевый резонатор 2, тепловой мост 3, нагреватель рабочего кварцевого резонатора 4, радиатор с нагревателем 5, электронная часть КРМ 6, регулятор температуры радиатора 7.
Датчик работает следующим образом.
Загрязняющая масса попадает через отверстие в верхней части корпуса датчика на рабочую поверхность кварцевого резонатора, который включен в цепь соответствующего генератора КРМ. Величина осажденной массы пропорциональна выходной частоте КРМ, которая регистрируется внешними устройствами. На всем протяжении работы датчика происходит охлаждение пьезокристаллов КРМ через тепловой мост, соединенный с радиатором, который крепится на криопанели с помощью соответствующих винтов. Поддержание стабильной температуры пьезокристаллов осуществляется регулятором температуры радиатора. Нагреватель рабочего кристалла необходим для регенерации кристалла при срыве выходной частоты весов.
На фиг. 2 показана конструкция датчика, реализующая данную полезную модель.
На радиаторе с нагревателем 5, включенным в цепь регулятора температуры 7укреплен кронштейн (тепловой мост) 3, к которому крепятся опорный кварцевый резонатор 2 и рабочий кварцевый резонатор 1. Кварцевые резонаторы крепятся к кронштейну (тепловому мосту) с помощью низкотемпературной пайки или токопроводящего клея. К нижней части радиатора крепится печатная плата 6 с электронной частью КРМ, в состав которой включен регулятор температуры радиатора, выходной разъем 8 смонтирован на корпусе отсека электронной части датчика. Датчик закрыт соответствующими корпусными деталями 9 и 10. В верхней корпусной детали расположено рабочее отверстие.
Таким образом, применимость полезной модели в части повышения точности измерений позволяет использовать датчик в вакуумных камерах при проведении испытаний по дегазации оборудования.
Источники информации
1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - М.:Энергоатом издат, 1989 г.
2. (19) RU (11) 23582256 (13) С1 (51) МПК G01N 5/00 (2006.01) (21), (22) Заявка: 2007136340/28 от 03.10.2007 г., (54) Датчик контроля интенсивности накопления пыли.
3. (19) RU (11) 51424 (13) U1 (51) МПК G01N 27/02 (2006.01) Н03Н 9/19 (2006.01) (21), (22) Заявка: 2005112626/22 от 26.04.2005 г., (54) Пьезорезонансный преобразователь для датчика влажности.
4. (19) RU (11) 116236 (13) U1 (51) МПК G01N 5/00 (2006.01) (21), (22) Заявка: 2011151162/28 от 15.12.2011 г., (12) Формула полезной модели Датчик направленных потоков масс.