Айтимов мұрат жолдасбекович

33                                           
 
Манометрлік  СЭ  қосымша  температуралық  қателігі  температураның 
жұмыстық  диапазонында  құрылысынан  тәуелді  болады  және  220  ррm до 
1330 ppm аралығында болады, сәйкесінше 0,5 %  және  3% құрайды, қысымның 
жұмыстық диапазонында жиіліктің салыстырмалы өзгерісіне сәйкес. 
Қысымның 
кварцтік 
датчиктерінде 
манометрлік 
СЭ 
қосымша 
температуралық  қателігін  орнына  қалыптастыру  үшін,  сонымен  қатар 
температураны  өлшеу  үшін  жиілігі  температураға  байланысты  өзгеріп 
отыратын  кварцтік  термосезімтал  резонаторлар  қолданылады  (КТР).  1.15 
суретте  параболалық  тәуелділіктегі  электродты  жүйелі  термосезімтал 
пьезоэлемент (а) және КТР типтік терможиілік сипаттамалары (б) көрсетілген. 
 
  
   
 
 
а)                                                 б) 
 
Сурет 1.15-Кварцтік терморезонатордың құрылымдық (а) және 
терможиілікті (б) сипаттамалары   
 
Жалпы  кварцтік  СЭ  кеңінен  өнеркәсіпте  қолдану  оның  көлемдік 
өлшемдерінің  шектелуімен,  мембрандық  буындағы  сапалы  бөлгіш  май 
толтырғының  болмауы,  оларды  агрессивті  ортаның  датчиктерінде  қолдануға 
және олардың негізіндегі дифференциальды және артық қысымды датчиктерді 
іске асыру күрделігі болады.  
Қазіргі  кезеңде  май  толтырылған  мембрандық  буынға  кірістірілген 
дифференциальды кварцты СЭ жасау жүргізілуде. 
Басқада  кварцқа  қарағанда  +400  -  500 С  жоғары  температурада  жұмыс 
жасайтын қабілеті бар пьезоэлектрлік материалдардан –лангасит және лангатат 
СЭ әзірлеу жүргізілуде.  
Әртүрлі  қимадағы  кварцтік  резонаторлардан  прецизиондық  температура, 
қысым,  ылғалдылық,  күш,  үдеу  датчиктері  жасалуда.  Кварцтік  датчиктерді 
әзірлейтін  және  өндіретін  компаниялар  арасында  атап  көрсетуге  болады: 

34                                           
 
Paroscientific  Inc.,  Quartzdyne,  PCB  Piezotronics  (АҚШ),  Kistler  (Швейцария), 
Chell Instruments (Ұлыбритания), Seiko (Жапония) ООО «СКТБ ЭлПА». 
Сезімтал  пьезоэлементтер  термосезімтал  қималы,  Ø2×6  және  Ø3×10  мм 
өлшемді корпусқа монтаждалған – төмен тұрақты уақыттағы  жылу инерциясы 
0,5  с  болатын  камертонды  аз  көлемді  термосезімтал  кварцті  резонаторлар. 
Мұндай  резонаторлар  ұқсас  болатын  Seiko  (Жапония)  фирмасының  термо 
сезімтал  резонаторларын  атауға  болады.  Аз  тұрақты  уақытылы  сол  корпуста 
корпус  ішін  гелмен  толтыру  арқылы    температура  сенсорларын  жасау 
мүмкіндігі болады (сурет 1.16). 
 
Кесте 1.3 -  Термосезімтал резонаторлардың сипаттамалары 
 
Сипаттамалары 
Резонатор типі 
РКТ206-32К  РКТ310-64К 
РКТВ206-32К 
НTS-206 (Seiko) 
Номиналді жиілігі, кГц 
32-39 
60-64 
32-39 
40 
Орташа  сезімталдығы, 
Гц/
о
С 
1,9 
4,0 
2,0 
1,0 
Динамикалық  кедергісі 
25
о
С, кОм  
<75 
<50 
<70 
<30 
жұмысшы  температура 
аралығы,
 о
С 
-55…+100 
-55…+100 
-55…+370 
-40…+85 
Сыртқы көлемі, мм 
Ø2х6 
Ø3х10(Ø2х6)
 
Ø2х6
 
Ø2х6
 
 
Осы типті термосезімтал резонаторлардың калибрлеу сипаттамасы екінші 
және  үшінші  дәрежелі  полиноммен  сипатталады  (орташа  алғанда 
аппроксимация  жуықтау қателігі –градустың жүздік бөлігі): 
 




2
0
2
1
f
f
A
f
f
A
T
T
T
o
T
o





                                                       (1.1) 
 
немесе  
 






3
0
3
2
0
2
1
f
f
A
f
f
A
f
f
A
T
T
T
T
o
T
o







   
 
(1.2) 
 
Онда   f
T
 -  резонатордың  термосезімтал  жиілігі; f
0
 –тірек  жиілігі; A
1
, A
2
, A
3
 - 
полином  коэффициенті; T -  температур; T
0
 –  тірек  жиілігіне  сәйкес  температур 
 f
0
. 
Соңы жылдары сезімталдығы 0,01 °С және (дейін 0,0001 °С) одан жоғары 
және  тұрақтылығы  0,05–0,01  °С    болатын  датчиктерге    сұраныс  өсті,  бұл 
кристалл  көлемін  арттыру  және  резонатор  корпусына  кристалл  бекітуде  жаңа 
материалдар мен технологияны қолдану есебінен іске асты. 

35                                           
 
 
 
Сурет 1.16 - Кварцті термосезімтал резонаторлар РКТ206 және РКТВ206 
 
Микроэлектромеханикалық  жиілікті датчиктер 
Атап көрсеткендей дәстүрлі жиілікті ФШД металл жолдар, камертон және 
де  басқа  резонациялау  құрылымдарды  қолдануға  негізделген.  Бірақ  олардың 
көптеген  кемшіліктері  бар:  көлемі  үлкен,  энергияны  көп  қолдануы  және  т.б. 
мұның бәрі мониторингтеу жүйесінде оларды қолдануды қиындатады. Дәстүрлі 
жиілікті  датчиктер  орнына  микроэлектромеханикалық  жүйелерді  (МЭМС)  
қолданатын ФШД келді, олар ерекше тұтынушы мүмкіндіктерімен сипатталады 
[24].  Көптеген  МЭСМ  ФШД  түрлендірудің  пьезорезонансты  және 
сиымдылықты  принциптеріне  негізделген.    Бірақ  80  жылдардың  аяғында 
жапонның  Yokogawa  компаниясы  жаңа  жиілікті-резонансты  датчиктер  жасап 
шығарды, оның аббревиатурасы  DPНarp. 
DPHarp – датчиктер құрылымы  
DPHarp  –  датчик  ерекшелігі  оның  құрылысы  өте  шағын  көлемде  (он 
микрон)    бірыңғай  монокристаллды  кремнии  түрінде  ешқандай  тігіссіз, 
түйісусіз орындалған. 
Серпінді элемент ретінде кремний диафрагмасы қолданылады, онда екі СЭ 
орналасқан,  олардың  өзгеруі  сенсордың  қысым  айырмасының  белгілері 
бойынша  ажыратылады  (сурет  1.17).    электрлік  жиілік  сигналдағы  тербелістің 
қозғалуы  және  механикалық  тербеліс  жиілігін  тасымалдау  тұрақты  магнитті 
өрісте  екі  кескінді    резонансты  орналастыру  және  айнымалы  токты  қозғалыс 
кескінінде  резонанс  денесіне  айнымалы  электрлік  токты  жүргізу  арқылы 
орындалады (сурет 1.18).  
 
 
 
Сурет 1.17 - DPHarp – датчиктің жұмыс принципі