Создание автогенераторов на дискретных аналогах p-n-p-n структур для высокочувствительных измерительных преобразователей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

РГ8 оа

1 В А^НКрПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КУВАНДЫКОВ Эгамберди Орунбаевич

УДК 621,373^22

СОЗДАНИЕ АВТОГЕНЕРАТОРОВ НА ДИСКРЕТНЫХ АНАЛОГАХ р-л-р-л СТРУКТУР ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

QпeциaлыIOcть 01.04.03 — радиофизика

Научный доклад

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 1994

Работа выполнена в Туркменском политехническом институте.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор | В. И. Молотков |

доктор физико-математических наук профессор В. М. Николаев.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. Ф. Дмитриков,

кандидат технических наук, доцент Д. Л. Тамм.

Ведущая организация: Туркменский государственный университет им. Магтымгульг.

Защита состоится ^рС&Л^ 1994 г. в часов на заседа-

нии Специализированного совета K063.38.ll в Санкт-Петербургском Государственном техническом университете но адресу: 195251, Саши-Пеир'-бург, Политехническая ул., 29, II учебный корпус, ауд.

С докладом можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке

СПбГТУ.

Научный доклад разослан

Сси^г 1994 г'

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат физико-математических наук

ЗАГРЯДСКИЙ С. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При создании систем многоканальной связи, конструировании гетеродинов преобразователей частоты, в ряде измерительных установок требуются маломощные высокостабильныв автогенераторы гармонических колебания (AFK) с малым коэффициентом t-армоншс. К таким генераторам часто предъявляются еле— дувете требования; малые габарита к Бес» ограниченная потребляемая носкость».возможность микиатвризации и простота схема. Креме того, s нзкоторнх приборах возникает необходимость перестройки частоты с сохранением постоянства амплитуды колебаний автогенератора .

Существующие схемы генераторов с малым коэффициентом гармони;: непригодны для этих целеЯ. Например, генераторы с мостом !3ина [3,4,53 трудни в настройке, низкочастотна, а с ростом частота значение хоо^ициентз гармоник выходного сигнала резко возрастает. .

Пря разработка пркбороя, принцип работы которых основан на регистрации малых изменения сопротивления датчику необходимы мосиэ схемные решения для просбрззовзтелоИ изменения сопротивление & переметшЯ сигнал, ибо суксствувсио схемы громоздки и не отличаются высокой чувствительность*».

В евчзи с перечисленным представляют иитерос негатроны, т.полупроводниковые привари, на вольт-ампорной характеристике (DAX) которых имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Обсоиэвосткыми является оледугвиэ негатроны: туннельная диод, одиопераходноЯ и иняекционно-полэаоп транзисторы, лямбда-диод, лячСла-1ранаястор и т.д. £5,6,7.8,9} .

Автогенераторы гчрионич'.-ских колебаний (АГК) на основе

негатронов -отличается простотой схемного рэиэнкя» возможное тьв электронного управления ВАХ активного элемента.

Цвльс-работы является:

создание автогенераторов на негатронах для высокочувсгшгедышх измерительных преобразователей.

Для достижения цели необходимо било решить следующие задачи •> - наЯти такую модификацию негатрона, которая бы обеспечила возможно 'низкий коэффициент гармоник 1<С - генератора',

• - разработать генератор гармонических колебаний на негатроне, обладающий высокой пороговой чувствительность*) возбуждения при изменении величины одного из параметров (сопротивления) схе;^: .'■ " ----——--__

- проанализировать возможность снижения фликкерних флуктуации частота колебаний автогенераторов на негатронах за счет уибньюения коэффициента гармоник; ' '

- разработать измеритель и газоиндикатор парамагнитного

и горючего газа на основе иегатронного автогенератора - преобразователя.

Научная новизна работа заключается в следующем:

- на базе теоретического к экспериментального исследования| различных вариантов £ С - генераторов на .негатронах для этого класса автоколебательных систем установлено, что изменения параметров элементов схеми, напрвлешшо на' снижение коэффициента гармоник, приводят к уменьшений фликкерних флуктуацнЛ частоты генерируемых.колебаний; получеии продстаалявдкз практический интерес количественные оуенки этого эффекта;

- теоретически и экспериментально обоснована возможность использования генератора, гармонических колебаний на негаваристс| рз в схеме преобразователя малых'изменений сопротивления в пере

»еегшьгЯ злоктрнчесхнй сигналÎ технической решение для такого преобразователя. отличоспзгосд позипапноЯ чувствительностьо, за-'' r.HRSHQ -авторским сзидотольствок (АС СССР К I769I02); •

-■ ira oouoss сопоставления различных способов управления" iop-on БАХ негатрскз ггрэдасжан модифицированный вариант ' ■ . г«мЗда-тр2нзйстора с розисториоД оптопарой, использование которого з схамз IjG - геяораторз позволяет реализовать рекнн с -наг»?! Roo$<î58Stc8Tew гвряоиик (АС СССР % 1653^96).' .

Пра^тпчаскпя| ценность результатов работц. I. На основа разра-^отзшшго ирзобразаватсдя изменений сопротивления з элоктрнчзс-гай сигнал О'С СССР il I7691C2) разработани и внздрзны в производство (в государствах СНГ) газоиндшсатсри горячих газов раз-личних кодификаций: , ' .

- переносные для обнаружения утечки газа из газовой арматур»' прсныпленных предприятия и квартир;

- пзредпнжные для проварки магистрального газопровода; .

- стационарные для проварки газового тракта газомобилей.

2. Разработаны методики уненьнания коойнцнента гармоник и

флпкг.ерпих флуктуации частоты колебашШ автогенераторов гзргго—

*

пичзских колзбаниЛ на дискрзтннх аналогах р-п-р-п структур с отрицатзлыш:! сопротивление:!, что позволяет построить изнери-тельно-прзобразовательнце устройства с высокой чувствительности.

3. Разработан датчик парамагнитного газа на основа кодификация лякбда-диода. ' .

/

Продстазлокние к запито научные положения. Г. 7мзньпэняз коз}-фициэита гарноияк .АГй на нзгвтроно способствует укзлвэиис ' флихкерних флуктуация частоты колебаний, связанных с флуктуа-Циями ВАХ.

2. Подключение резисторного датчика а токозадасиув цепь автогенератора на негаваристоре позволяет построить более чувствительный, чей классическая мостовая схема, преобразователь изменений сопротивления в напряжение.

3. Модификация лямбда-транзистора, где вместо канала управлявшего транзистора включен фоторезистор оптопары, позволяет построить АГК с малым коэффициентом гармоник (менее 0,1#) к с малыми флкккерними флуктуанияни частоты.

Апробация работы. Газоиндикаторц на основа разработанного преоб-

измензний сопротивления в электрический сигнал (АС СССР 1769102) внедрены в к о лйчестае~~б оде е"62-водство. Рекламации из организаций не.поступали.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано б Научных рас^от [¡4 - , Обдее количество работ автора составляет 10 научных трудов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В начале работы били рассмотрены проблемы построения АГК с малый коэффициентом гармоник ка* негатронах .

. Проведен анализ зависимости коэффициента гармоник генерируемых колебаний Кг от параметров автогенераторе и подучена формула;

ц>

где и - номер гармоники (и с 2,3,..;), |

^ а - крутизна п-ой гармоники, вводимая, как 1

Пт

1вт- амплитуда тока • а-ой гармоники,

- амплитуда первой гармоники, напряжения, ¿4 - крутизна первой гармоники, ^ - добротность 1С - контура.

Ток I в рабочей области ВАХ представляется в виде ряда' Тейлора , I

гда и - напряжение, а_ - коэффициента. По формуле Фурьё для

' ' (

разложения периодических Функций в ряд получено- выражение для ""

Из анализа (I), а также формул для можно сделать вывод о том, что для уменьшения коэффициента гармоник следует увеличить добротность, оптимизировать форму рабочей области ВАХ негатрона, я согласовать эквивалентное сопротивление колебательного контура с крутизной ВАХ. ,'

. Дальнейпая разработка АГК с малин коэффициентом гармоник на модификациях лямбда-диода и лямбда-транзистора проводилась в соответствии с этим утверждением.

Оказывается, что для согласования эквивалентного сопротивления колебатёльного контура и крутизны ВАХ пиковые токи ВАХ

должны составлять величину порядка 10 мкА. Для достижения этого

#

приводилась простейиая модификация лямбда-диода. а именно между истоками полевых транзисторов было вклпчено сопротивление порядка 100 кОи. Для оптимизации формы рабочей области ВАХ предлагается подбор полевых транзисторов лямбда-диода с разными напряжениями отсечки. В этом случае форма ВАХ негатрона имеет вид трапеции,' что оптимально о точки зрения коэффициента гармоник. Получены оценки для координат границ участка с отрицательным' дифференциальным сопротивлением.

Теоретические и экспериментальное исследования АГК подтвердили предположение, ч.-о на ноли,'/«к.¡ии лч^лп-лиодп при оптп-

малыюи.режиме коэффициент гармоник можно уменьшить до 0,01%,

. Предложена схема диапазонного АГК со стабилизации амплитуды колебаний путем использования электронной управляемости ЗАХ негатрона-.

С,точки зрения генерации колебаний с малым коэффициентом гармоник (менее 0,01% в широкой-диапазоне частот) непригоден лямбда-транзистор [15},т.к. вследсгзии своеобразного вклвчения управлявшего полевого транзистора.в схему негатрона, напряженно мевду его затвором и истоком равно сукне управляющего напряжения к напряжения на канале транзистора, сток которого соединяется _КРВ_вусон. Это обстоятельство приводит к следующим недостаткам:

' - лямбда-транзистор имеет иеопТйма'ЛЬнувг~с-гочки-зраша.__

коэффициента гармоник; форму БАХ: участок с отрицательным сопротивлением является .существенно 'нелинейным, поэтому автогенераторы гармонических колебаний на основе лямбда-транзистора вырабатывают колебания с коэффициентом гармоник не менее единицы процентов;' , '• :

- при управлении ВАХ электронный способом (при уменьшении пикового тока) пзбладвется уменьшение размеров участка_с .отрицательным сопротивлением,, и вследствие этого.падает эффективность электронного управления величиной отрицательного сопротивления негатрона. Действительно: пусть приближенно

где К - абсолютная величина отрадательного сопротивления негатрона, . • .'-,''' 1 ' '-- • ■

пиковый ток негатрона, ■.....

- размеры участка о отрицательный сопротивленцем. В общем'случае «рирарение отрицательного сопротивления, -вызванного изменением управляющего напряжение»' могут быть описаны в виде: • " ' *

[> - а Ш1л л Хп ир__ лк- -Г Пп]г Г (2)

где прирацениа ¡11п соответственно. •

В случае лямбда-транзистораи ¿1л одинакового знака и формула (2) свидетельствует о палении эффективности электронного управления ВАХ. Если» например» Д^/^о - Л 1п/1а , то из формула следует, птоА% = О, т.о. сообце никакого управления величиной отрицательного сопротивления но происходит.

Указанные недостатки особенно проявляются при работе в рэ-кипа никротокои, который, как уже отмечалось, необходим для согласования ззшпшкн отрицательного сопротивления негатрона,-и зк-сайогелтысго сопротивления высокодобротного колебательного контура. ;

Предложенная модификация лямбда-диода .с резисторной опто-ларой не имеет указанных выше недостатков (рис. I).

Такой негатрон по своей структуре полностью совпадает с модификацией лямбда-диода, за исключением того, что вместо сопротивления яклвчен фоторезистор, величина сопротивления которого управляется путей изменения входного тока излучателя. Найденное решение, позволяет сохранить оптимальную с точки зрэ-ния коэффициоитв гармония трапецеидальную форму и повысить эффективность электронного управления ВЛХ, так как при этом не происходит уменьшения размеров участка с отрицательным сопротивлением.

.Часто в практике требуется фиксировать изменение физической ■величины только одного зна^а - увеличение ее или уненьсс-ние. Эту задачу мокно рсиить с помоньо автогенератора гармонических колебаний на нвгаэаристоро .

На его основе бал предложен преобразователь изменения, сопротивления а электрический еигм.ад £ 17 } .

tlynfi

UljW

Uro

■ иг Uy Ц

Рио, I. Модификация "дянбда-тра1ииоторй н aro ВАХ при .различных'знвчзнияз« управляемого напряжения.

Как известно, мостовая схема измерений при изменении соп-

м*

рстпзлэния ^ датчика на малую величину ¿ 5 видаёт сигнал 'tf •

Ьи г в

где В - напряжение, подаваемое на мбст.

Очевидно, что внходное напряжение отлично .от нуля при'лй-* 66» зкаке/>5, т.е. мостовая измерительная схема реагирует на лавка отклонения величины сопротивления датчика от исходного значения.

8 пэкоторчх применениях эта особенность является недостат-йса. Например, мостовая измерительная схема используется в гаЗо-пшшгатерз "Зариотек" fIlJ » который предназначен для обнаружения наличия э воздухе герзчпх газов;

ЧуаетвятельниЯ элемент газоиндикатора подключая в плечо измерительного моста. Он представляет собой полупрозодникозиП катерная, сопротивление которого умо мыкается при наличии герй-чях газов. - ••,...

Увеличение .чо.чазнграцин негорсчих газов приводит к увеличению сопротивления материала, что ензчваот ложное показание газоандигагора при его работе з наиболее чувствительных поддиапазонах при позыгенноч содержании кегорвчлх газов..

Таким образом, з дойном случае мостозеП метод из.тзрониЦ не офу-гктиген, так коя аз-за его причогоння газ синдика гор реагирует на негорючие газы.

Болоз эффективен преобразователь, который собран по схеме автогенератора из негалариоторз (рис. 2).

Зиргявяйэ для вмп'ятудн колебонйя t^j (при амплитудах по- ■ p&zка одйнйцы мЗ),йЯеог вял: • •

V-y-çâ^V

I

Л VT2 т

, : R> Л ° = = L J Il

V

Рис Z, Измерительный - преобразователь на основе", иег^варистора. ' ■

tí

где т.- коэффициент, учитывающий "нпидеальность" р-п перехЬдов транзисторов (иг ■ .

{рг - температурный потенциал, ' . •

К 3 - эквивалентное сопротивление контура, В, - суммарное сопротивление датчика и переменного резиоторй К 2*

В исходном состояния измерительного преобразователя путем' регулировки величины К установим

К - Я 0 - К з .

Тогда из (3) следует, что амплитуда колебаний равна нули. Очевидно, что К - значение и , при котором автогенератор не генерирует, но находится на порого генерации..

Всяко®, увеличение значения К.,'т,в. увеличение сопротивления датчика, способствует уходу от порога срабатывания. Таким образом, исключается реагирование устройства на увеличение величина сопротивления датчика» • .

При уменьшении сопротивления датчика на&1? на выходе получим сигнал о амплитудной:

дК

Сравнивая выходные.сигнала при моотойон мэтодо измерений я предлагаемого преобразователя находи«:

я ,/7Г

зГГ ¿тъУЧ» Подставив числовые значения В^-ЮЗ./п-1, 0,0253

иокно убедиться, что при ---- < ---- предлагаемый преоб-

£о 2500

раэователь имеет бодео знсокуп чувствительность.

г * ,

Проявлены исследования величины амплитуды колебаний АГК на основе негввар'истора от параметров схемы.

. Построен гра{:«к кривой, с поцояьв которого иозрио вычке-

Рис. 3 Заънсиморть коэффициента гармоник ЛГК на иегавариотрра от амплитуды.

лить амплитуду колебаний а зависимости.от величины напряжения источника питания (Е), эквивалентного сопротивления контура (Вэ) и балластного сопротивления (Р.). Предложены преобразователь сигнала с амплитудой и частотой«^ а сигнал сакплц- . тудой и частотой«^, а также АГК на негазарксторе с амплитудой модуляцией. Зачислениями на ЭВМ и экспериментально исследованы зависимости козффициента гармони:-: от амплитуды колебаний для третьей и пятой гармоники. При Я = 100 и при аипла-' тудах менее 250 мЗ эти величины меньше чей 70 ДБ (рис, 3). .

Далее рассмотрена модификация негаваристора (рис. 4). у которого .в токозадаящей цепи вместо резистора аклпчзн канал полевого транзистора и диапазонный генератор на этой основе. Полевой транзистор работает исполнительным устройство;: системы автоматической стабилизации амплитуды колебаний.

Проведенные эксперименты показызаат, что устройство эффективно стабилизирует амплитуду колебании автогенератора (изменения амплитуды менее 7$)- при изменении напряжения источника питания (1,5 - 2,0 раза) и при изменении частоты колебаний (де~ . сятки раз). .

Выполненное исследование показало следующие достоинства негаваристора:

- простая форма ВАХ;

- высокое значение крутизны и, как следствие, повшаенная способность к евмоаозбукденив;

- симметричность ЗАХ, которая обусловливает практическое отсутствие чэтных гармоник в спектре сигнала;

- малый коэффициент гармоник генерируемого сигнала!,

- эффективность модификации негаваристора с точки-зрения построения автогенератора со стабилизацией амплитуда в вирокои частотном диапазоне генерируемых колебаний, '

Одно из основных требований, предъявляемых к измерительный автогенераторам, преобразующим полезный сигнал первичного датчика в изменение частоты колебаний (напряжения,тока), является минимум её случайных флуктуация. „

Поэтому в работе были проведены исследования флтскериих флуктуация частоты автогенераторов на негатронах. Эквивалентная схема автогенератора представлена на рис. 5. Негатрон представляется как генератор тока, величина тока которого определяется напряжением XI : . , . 3

¿(1Г)'М*ЛЛОа- .

где ар а^ ~ коэффициенты разложения ВАХ э ряд Тейлора.

Малые флуктуации ВАХ негатрона, вызванные фликкер-иуион, учитывается путем рассмотрения коэффициентов разлоаения а^ и а-}, как функция времени:

а< (Н'Ъо (<**<*>) , ш

Величины а^ - средние значения переменных а^и в^ , а величина С -у, медленно кекяведвсл во времени (по сравнений с пэриодом колебаний автогенератора), беэразнариые Функ--ции, причем: |£»(,

Из уравнения токов составленных по первому закону Кирхгофа, после преобразований и введения безразмерного времени X и безразмерного напряжения X получено, дифференциальное уравнз-

^ (исс

где X и К^ - малые величины, причем К3 - коэффициент гармоник по третьей гармонике. Далее уравнение рел:ево методой разделения частот £12^ и получено выражение для норнарованной частота:

¿л) = '4-1} К*о + 2 КЛ0 (€3-<5,) - -щ¿4. / С5)'

. ииё:

Л + X = - эг

Рис. 5. Эквивалентная схема автогенератора гармонических колебаний на негатроне

г?42 <Э2< ОАд 0.72 й5$ Ш (%)

Рис. б. Зависимость фликкеринх флуктуация

частоты ЛГК от ко&Н>ициента гармоник.

1В

гдэ Кэд - среднее значение коэффициента гармоник.

Второй член в правой части формулы (5) выражает величину статической поправки к частоте, которая имеет место даяа при отсутствия модуляции ОАХ негатрона фли?керным шумом.

Следующие члены формулы определяют динамические флуктуации частоты, возникающие только при фликкерных флуктуациях ЗАХ, для их умвныаения необходимо.уменьшить величину коэффициента гармоник Кэд а увеличить добротность

3 ходе работы были проведены эксперименты по исследовании связи между фликкерныни флуктуациями частоты и коэффициентом гармоник автогенераторов, собранных на негаваристоре или на модификации лямбда-диода. В качестве элемента,-реагирующего на флуктуации частоты, использовали кварцевый частотный детектор; который, как известно, имеет очень высокую крутизну. Фликкерные флуктуации исследуется в полоре частот от 10 до 35 Гц, что обусловлено особенностями перспективных разработок.

Результаты экспериментов приведены на рис. б.

Как видно из рис. б выбор рекима работы автогенераторов существенно влияет на фликкорныо флуктуации автогенераторов на негатронах. С точки зрения -флуктуации частоты оптимален выбор режима с калым коэффициентом гармоник. При уменьшении значения коэффициента гармоник происходит уменьшение фликкерных флуктуация.

Выполненные исследования подтверждает полокення, высказанные з работе [13] . Во избежание дополнительных ошибок измерительные автогенераторы (с преобразованием полезного сигнала а изменение частоты) необходимо реализовать на основе активных элементов,' обеспечивавших работу автогенератора с малым коэффициентом гармоник [15] .

Иалие фликкерные флуктуации частоты автогенератора (не более Ю-6) позволяет использовать его в схеме датчика изменений

концентрации парамагнитного газа 15,193 , который может бить использован в кнслородомере системы автоматического регулирования (САР) процесса горения. Суиествувщио кнслородомеры инерционны: гремя установления их показаний в зависимости от типа колебдотсй от 30 сок. ОШ5130) до 5 мин. ("Флюорит").

Структурная схема датчика парамагнитного газа- приведена на ' рис. 7.

Колебательный контур овтогенеротора на негатроне образован конденсатором С и катушкой индуктивности ^ , намотанный на трубочке, через которую пропускается анализируемый газ.

Автогенератор гармонических колебаний подовчен к входу уен--яителяг—шшхалшхедого соединен с входом частотного дотзйтора,-ЧастотныП детектор соолишгн через фильтр к рагистрирушшйу"~ует=— ройству, Б целях исключения влияния внешних олоктронагнптнах полей экспериментальная установка была тцательно окраннрешййа. В качестве источников питания были использоешш оккуиуляторн, причем для псклачения самовозбуждения установки потрзбогагоаъ подключить отдельный источник пихания для автогенератора. .

• В целях 'достижения ввейхой; чувствительности частотней де^оа^ тор был выполнен на'основа,аварцавого резонатора. Полоса пропускания фильтра была выбрана от 5 да 35 Г«.

Во врзмя экспериментальных работ установка была размещена-на резиновой подкладке, что позволило снизить влияние вибрации. Усилитель был собран на основа микросхем серии К5 38.

Рассмотрим принцип работы устройства.

Учитывая, что индуктивность катушки ^ пропорциональна магнитной' восприимчивости сердечника, а приращения//I про-порйюналыш изменению концентрации, парамагнитного ,газа (кислорода) получим: £ , "■ '

»ЧГ 20.

ГАЗ

Рис. 7. Структурная схема датчика {шракагикткого'газа.

Учитывая формулу Токе она и последнее выражение,

получим: 4 г

а) /. '

где ¿¿^отклонение частоты' колебаний автогенератора вследствии изменений концентрации парамагнитного газа. Сигнал но выходе регистрирующего устройства пряно пропорцио-

налендСк: и . и, хаС^ . /

%

где Ку - постоянный коэффициент, зависящий от параметров экспериментальной установки. ' Так как при изменении концентрации кислорода в составе она--лизируенога-шзд^ропускаеиого через зазор магнитопровода индуктивной катушки, индуктивность меняется мгновенно, то это"прив"одит— Ж мгновенным .изменениям частоты автогенератора гармонических колебаний.

Время установления показаний устройства может быть сведено к минимуму, определяемому свойствами регистрирующего прибора й таким образом предлагаемое решение позволяет создать безинер-ционный кислородомер. »

Экспериментальные оценки и испытания а Марийской ГРЭС показали, что собранный датчик изменений концентрации кислорода имеет чувствительность порядка 0,2$ кислорода, что позволяет надеяться на возможность создания газоанализатора ка основе высокостайиль-1шх автогенераторов гармонических колебаний.

В конце изложения содержания работы вернемся к вопросам практических применений измерительного преобразователя [!?} . Как'уке было отмочено, если относительные изменения сопротиняа-

А Р ■ Т

ния датчика ---- < --— , то предлагаемый, измерительный преоб-Е0 2500 '

рвзовзтель более чувствительный чем мостовая схема. .

Для практических целей полезно вычислить амплитуду сигна-

ла при-А--- = ---- ; Подставив ото значение в формулу

К, 2500 ,К0

для амплитуди колебаний получим величину порядка 2,0 мЗ. Таким образом, для реализации превосходства измерительного преобразователя необходимо регистрирующее устройство с чувствительность«) не хуке 2,0 мВ.

Как было отмечено выше, автогенераторы на негаваристоро ■ имеют повышенную способность к самовозбуждению. По этой причине они могут работать с низкочастотными, низкодобротными колебательными контурами" и генерировать сигнал для звуковой сигнализации.

Таким образом измерительный преобразователь на негаварно-торэ по сравнению с мостовым имеет следующие преимущества:

- устройство не реагирует на увеличение величины сопротивления датчика, . _

. - чувствительность предлагаемого измерительного преобразователя выше,

- измерительный преобразователь мояет сам вырабатывать сигнал звуковой частоты и не требуются дополнительные схемы,генерирующие сигнал для звуковой сигнализация.

Эти преимущества позволили на основе измерительного преобразователя на негаваристоре. разработать и внедрить а проиэ-ьодстао простые по схема, высокочувствительные, надежные га-эоиндикигоры.

ОСНОВНЫЕ. РЕЗУЛЬТАТЫ 'РАБОТУ

I. Исследован автогенератор гармонических колебаний йз негатроне с точки зрения генерации синусоидального сигнала о малым коэффициентом гармоник. На основе этих исследовании раз-

работами рекомендации (методики), позволявшие значительно снизить уровень коэффициента гармоник.

2. Основываясь на, предлагаемых методиках произведена простейшая модификация лямбда-диода и исследован автогенератор гармонических колебаний на основе модификации. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования крутизны первой гармоники и коэффициента гармоник. Получены значения коэффициента гармоник не более 0,01£.

3. С цельв оптимизации формы ВАХ (коэффициента гармоник), а такке с целью получения более эффективного электронного уп~

—pnHïïrii'-ИЯ ВАХ предложена модификация лямбда-транзистора: вместо капала управляющего полевого транзистора включен фогорезнстор .опюпары, а электронное управление ccytiacTSJUïïa« намснаттсн vc-ка излучателя.

h. Предложен преобразователь '»амаштИ• сспро-тиккат'й а наг.-; рякекие на основа негаваристора, которй o&toaasï всякий mv-b-ствительиостьп по сравнений с мостошч катодом изазраниЯ, а -такке исключает появлений, дохашх e«t"«ar.aá ugss практической применении'. .

5. Теоретически и экспериментально исследованы коэффициент гармоник автогенератора гармонических колебаний на иегапористо-ре н получены нормированные зависимости (при я I) коэффициента гармоник по третьей и пятой1 гармонике. ' б. Предложены схемы на основе кегзварнстора:преобразователя частоты сигнала, автогенератора с амплитудной 'модуляцией, а. также диапазонный автогенератор со стабилизацией амплитуды.колебаний На основе модификации негаваристора. Это решение обес-' печнваот изменение амплитуды колебаний какое чем на 1%, при изменении частоты » десятки раз и при изменении напряжения пи= тпняя 1,5 - 2,0 разг*

7. Проведены исследования связи не^ду коэффициентом гармоник и фликкерными флуктуациями чзстоты колебания автогенератора гармонических колебаний на негатроне с составлением дифференциального уравнения и решением уравнения методом разделения частот. Экспериментальные исследования связи между коэффициентом гармоник генерируемых колебаний и фликхериыни флуктуациями частоты, проведенные на негаваристоре и на кодификации лямбда-диода, подтверждают теоретические выводы. Получении!! результат показывает, что для уиеньиения фликкерных флу:;туаЦнЦ частоты необходимо работать з режиме о малым коэффициентом гармони». •

3. Сконструирован датчик парамагнитного гага на основа оы-сокоотабилъного автогенератора на модификации дякбди-диода, где з качестве первичного преобразователя используется индуг.тааиод г.атуинса колебательного контура автогенератора, причем исс£здуе-мый газ проходит через трубочку, установленную вмссто сердечника. Датчик.парамагнитного газа обладает высоким быстродействием по сравнению с известными газоанализаторами.

Датчм парамагнитного газа испытан в Марийской ГРОС им. 50 летия СССР, его чувствительность составила 0,?.% кислорода, что указывает на возможность создания на его основе баз-инорционного газоанализатора кислорода для бистродействувцей САР.

9. Ка основе измерительного преобразователя на негаваристоре разработаны и внедрены в производство (в количестве более 62 ит. з государствах СНГ) гаэоиндикаторы горючих газов различных модификаций:

- переносные для обнаружения утечки газа из газовой арматуры. промышленных предприятий и квартир,

- передвижные для проверки магистрального газопровода,

- стационарные для проверки газового тракта газомобилей. Эти газоиндикаторы обеспечивают оффективнуп, высоко произ-водятельнув проверку газового оборудования и магистральных газопроводов, способствуя безопасности их эксплуатации.

Цитированная литература:

1. Арш'Э.И. Автогенераторпые метода и средства измерений. И.: Машиностроение, 1979.

2. Ари Э.И. Автогелераторные метода а средства измерений. ■И.: Машиностроение, 1981.

_3. В помоиь радиолюбителя! Сборник, Cütt. 66/Б50// Сост.

,Э.П. Борноволоков. - М.: ДОСААФ, 19Ö4*

4. Техническое описание низкочастотного генератора ГЗ-51 с малыми нелинейными искажениями.

5. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. П.*. Мир, 1983.

6. Арефьев A.A., Баскаков E.H., Степанова Л.Н. Рвлкотехнл-ческое устройство на транзисторных эквивалентах p-n-p-п структуры. - П.: Радио' и связь, 1982.

7. Аузн Л.Ф., Тараха A.B. Полупроводниковое системы с лямбда-характеристикой. - М.: Знание, 1979.

8. Биберман Л.И. Широкодиапазонные генераторы на негатронах. - Радио и связь, I9Ü2.

9. Такачи Х., Кано Г. Генерация гармонических колебаний с помощью прибора с отрицательным сопротивлением, имекэдго лямбда-характеристику // ТНИЭР. - 1972, - Т.62. - S 1.

10. Молотков 3.И., Зайцев МЛ. Зольтампернае характеристики негаваристора // Радиотехника. - 1987. - 5 7.

11. Техническая документация rasoKiuKsatage "3&?истек", *РГ.

12. Вайнштейн Л.Л.,,йакмаи Д.Б. Разделение частот.в теории колебаний и волн. - М.: Наука, 1933. '.

13. Панаев Б.И. Основы радиотехники. -* М.: Радио и с бязь,

1965.

Основные результата работы опубликованы . и следувцих трудах:

14. йблотков В.|1.» (фазндыков 3.0.'к др. Исследование автогенератора гарноничзсквх колебаний с малым коэффициентом гармоник на основа нодкфпапциЯ лямбда-диода i! лямбда-транзистора/ Экспресс-информация, - ТуркнонШИНТИ. - Вып.Ib. - Лзгабот, 1966.

15. 1£у£андихоз 3.0,, Суханов С.С. Исследование висскоста-бцдьннх автогенераторов с малым коэффициентом гармоник на р-п-р-гт структурах / Обзорная информация.' - ТуркменИШШТИ. Асгабзт, 1980. ' .

16. Суханов C.Ci, Кувандыков 3.0., Молотков З.Я., Автого-ператор1ше устройства «а негаваристоре, ТуркненШШТИ, Асгабат, 1990. . . '

17. АС СССР X769I02 от 5 декйбря 1989. Кувандыков Э.О., Сухйноо С. Измерительный преобразователь.

' 18. АС СССР 1653496 от 19 1969. З.И. Полотков, М.Д. Садовский, 3.0. Кувандыков и С. Суханов. Лямбда-транзистор.

19. CyxanoD С.С., Кувандыков 3.0. "Разработка кислоро-допора на форрорэзонаионих датчиках", научный отчет, номер Гос-рогистрацяя 018400599065, Аагайат,.1936.