Измеритель коэффициента электромеханической связи пьезоэлектрических элементов

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит блок возбуждения пьезоэлементов, состоящий из генератора 1 радиоимпульсов , модулятора 2, индуктивности 3 и коммутатора 4, к которому подключен измеряемый пьезоэлемент 5, блок регистрации, содержащий пьезоприемник 6, усилитель 7, детектор 8, коммутаторы 9 и 14, измерители 10 и 13 отношения напряжений, индикатор 11 и детектор 15. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить погрешность измерения коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов, обусловленную влиянием добротности исследуемой электроакустической цепи . 1 ил. W ю 4 00 О 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК сд) 4 Н 04 R 29/00.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 756671 (21) 3837205/24-10 (22) 02.01.85 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) П.-В.П. Милюс и П.В. Сабонис (53) 621.317.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

_#_I 7566719 кл. Н 04 R 29/00, 1978.

Домаркас В.И., Кажис P-И.Ю. Контрольно-измерительные пьезоэлектри-. ческие преобразователи. Вильнюс.: .Минтис, 1975. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить

„„30„„1248081 точность измерения. Устройство содержит блок возбуждения пьезоэлементов, состоящий из генератора 1 радиоимпульсов, модулятора 2, индуктивности 3 и коммутатора 4, к которому подключен измеряемый пьезоэлемент

5, блок регистрации, содержащий пье зоприемник 6, усилитель 7, детектор

8, коммутаторы 9 и 14, измерители

10 и 13 отношения напряжений, индикатор 11 и детектор 15. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить погрешность измерения коэффициента электромеханичесO кой связи пьезоэлементов, обусловлен- Е ную влиянием добротности исследуемой электроакустической цепи

1 ил. С:

1248081

Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. У 756671.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже изображена функциональная схема измерителя коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов.

Измеритель содержит блок возбуждения пьезоэлементов, состоящий из генератора 1 радиоимпульсов, модулятора 2, индуктивности 3 и первого коммутатора 4, к которому подключен измеряемый пьезоэлемент 5, блок регистрации, содержащий последовательно соединенные широкополосный пьезоприемник 6, усилитель 7, детектор

8, второй коммутатор 9, измеритель

10 отношения напряжений, индикатор

11, второй измеритель 13 отношения напряжения, третий коммутатор 14, второй детектор 15, вход которого соединен с входом исследуемого пьезоэлемента, Модулятор соединен с управляющими входами коммутаторов

4,9 и 14 и генератора 1 радиоимпульсов.

Устройство работает следующим образом.

Из генератора 1 радиоимпульсов через коммутатор 4 на исследуемый пьезопреобразователь 5 и на второй детектор 13 подаются радиоимпульсы, частота заполнения которых равна частоте резонанса исследуемого пьеэопреобразователя 5. Коэффициент передачи пьезоизлучателя 5 без переходного слоя на резонансной частоте при питании от генератора напря— жения !

2е

К по 1 где е — пьезоэлектрическая постоянная;

1 — толщина пьезоэлемента.

Из пьезоизлучателя 5 через рабочую среду 12 акустические импульсы поступают на пьезоприемник 6. В пьезоприемнике акустические импульсы преобразуются в радиоимпульсы и через усилитель 7 и пиковый детектор 8 поступают на вход коммутатора 9. При подключении пьезопреобразователя 5 к генератору 1 радиоимпульсов через перестраиваемую индуктивность 3, величина которой подбирается, исходя

1 из условий 1„ 1. =, т.е. при о о полной компенсации емкости С зажатой пьезопластинки 5, коэффициентг передачи пьезоизлучателя с учетом добротности электроакустической цепи определяется выражением

lo 2пек 1 к,+ к,, ф

I где,.), = 27if. — антирезонансная частота пьезоэлемента 5;

К вЂ” коэффициент электромеханической связй пьезоэлемента 5, =Z

К, = Z„,, Z, — волновые акустиC l ческие сопротивления соответственно пьезоэлемента и рабочей среды 12;

Q — добротность электроакустической цепи из последовательно соединенных индуктивности 3 и пьезоэлемента 5.

Модулятор 2 управляет работой генератора 1 радиоимпульсов и коммутаторов 4,9 и 14 таким образом, что во время первого радиоимпульса

30 исследуемый пьезопреобразователь

5 подключается непосредственно к выходу генератора 1, а во время второго радиоимпульса — к выходу генератора через индуктивность 3.

Соотношение амплитуд электрических сигналов в первом и втором случаях на выходе коммутатора 9 соответст-. вует соотношению коэффициентов передачи исследуемого пьезоэлемента, К„, V т.е. " = †. - . Электрические сигнаи 2 лы V, с первого и V с второго выходов коммутатора 9 поступают на измеритель 10 отношений электрических сигналов. Соотношение амплитуд электрических сигналов V и Ч„ соответственно в первом и втором случаях на выходе коммутатора 14 обратно пропорционально добротности электроакустической цепи, состоящей из исследуемого пьезоэлемента 5 и

V 1 индуктивности 3, т.е. — з- = — элек-!! трические сигналы V с первого и

55 V, с второго выходов коммутатора 14 поступают на второй измеритель 13 отношения напряжений. Из соотношения амплитудных значений сигналов

1248081

V, V — и -7 - определяется коэффициент электромеханической связи исследуемого пьезоэлемента с учетом доб ротности электроакустической цепи

i < = 0,198

V V г

Формула изобретения

Составитель В. Кудрявцев

Техред И.Гайдош. Корректор С. Шекмар

Редактор M. Бандура

Заказ 4142/59

Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4.

Из этого следует, что, если указанный цикл работы предлагаемого измерителя повторяется периодически (частота цикла измерения задается модулятором 2) то индикатор 11 элекУ

15 триче ско ro на пряже ния, подключе нный первым входом к выходу первого,измерителя отношения напряжений 10, а вторым входом к выходу второго измерителя отношения напряжений 13, 20 непрерывно регистрирует электричес-.

V V кий сигнал †- —, который явля2 ется пропорциональным коэффициенту электромеханической связи исследуе25 мого пьезоэлемента. Если в качестве рабочей среды применяется вода и измеряется К керамических (ЦТС-19)

1 пьезопреобразователей, то в этом

Случае

Таким образом, исключается погрешность измерения. коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов, обусловленная влиянием добротности исследуемой электроакустической цепи. Это особенно важно при определении К керамически: пьезопреобразователей с высокой степенью механического демпфирования .

Измеритель коэффициента электромеханической связи пьезоэлектрических элементов по авт. св. Ф 756671, а тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены второй детектор, третий коммутатор и второй измеритель отношения напряжений, при,чем выход первого коммутатора соединен через второй детектор с третьим коммутатором, управляющий вход которого соединен с выходом модулятора, а выходы соединены с входами второго измерителя отношения напряжений, соединенного своим выходом с входом индикатора.