Математична модель частотного перетворювача тиску на основі резонансно- тунельного діода

Abstract

У роботі представлено конструкцію сенсора тиску з частотним вихідним сигналом, що базується на фізичних процесах у резонансно-тунельному діоді під дією тиску. Використання приладів з від’ємним диференціальним опором дозволяє значно спростити конструкцію сенсорів тиску у всьому радіочастотному діапазоні. Залежно від режимів роботи сенсора, вихідний сигнал може бути отриманий у вигляді гармонійних коливань. Дослідження характеристик сенсора тиску базується на повній еквівалентній схемі резонансно-тунельного діода, що враховує його ємнісні та індуктивні властивості. Розроблено математичну модель сенсора тиску, на основі якої визначено аналітичні залежності зміни елементів тунельно-резонансного діода від тиску, а також функції перетворення та чутливості сенсора. Показано, що основний внесок у зміну функції перетворення та чутливості сенсора вносить зміна від’ємного диференціального опору зі зміною тиску. Це, у свою чергу, приводить до зміни вихідної частоти приладу. Чутливість сенсора змінювалась від 1,15 кГц/Па•105 до 14,16 кГц/Па•105 у діапазоні тиску від 50•105 Па до 350•105 Па.