Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрических преобразователей

 

Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей . Цель изобретения - повьппение точности измерения коэффициента механического демпфирования (КД) пьезоэлектрических преобразователей (ПП). Для определения КД измеряют соотношение коэффициентов передачи исследуемого ПП в режиме излучения на антирезонансной и резонансной частотах ПП. По величине полученного отношения, используя известные для данного ПП значения коэффициента электромеханической связи и нормированного акустического сопротивления рабочей среды, судят о величине КД. Способ позволяет исключить операцию компенсации емкости ПП и с этим связанную систематическую погрешность.1 ил. (Л ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (50 4 С 01 и 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3960978/25-28 (22) 04.1 0.85 (46) 15.05.87. Бюл.¹ 18 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) II. — Á.Ï.Ìèëþc и П.В.Сабонис (53) 620.179.16(088.8) (56) Домаркас B.È., Кажис P.-È.10.

Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователи. Вильнюс:

Минтис, 1975, с.202.

Авторское свидетельство СССР № 708216, кл. G 01 и 29/04, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

МЕХАНИЧЕСКОГО ДЕМПФИРОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей. Цель изобретения — повьппение точности измерения коэффициента механического демпфирования (КД) пьезоэлектрических преобразователей (ПП). Для определения КД измеряют соотношение коэффициентов передачи исследуемого ПП в режиме излучения на антирезонансной и резонансной частотах ПП. По величине полученного отношения, используя известные для данного ПП значения коэффициента электромеханической связи и нормированного акустического сопротивления рабочей среды, судят о величине КД. Способ позволяет исключить операцию компенсации емкости

ПП и с этим связанную систематическую погрешность.1 ил.

)310712

К

45 (2) 55

Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразоваТелей и может быть использовано в гидроакустике и дефектоскопии. 5

Цель изобретения — повышение точности определения за счет устранения погрешности, обусловленной электрической компенсацией пьезопластины.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из генератора

1 радиоимпульсов, исследуемого пьезопреобразователя 2, широкополосного образцового пьезоприемника 3, коммутатора 4, измерителя 5 отношения амплитуд радиоимпульсов и регистратора 6. Позицией 7 обозначена рабочая среда.

Сущность способа заключается в том, что для определения коэффициента К« демпфирования достаточно измерить коэффициенты Ф„(X ) и «Р„(Х ) передачи исследуемого пьезопреобразователя на антирезонансной и резонансной частотах, определить их отношение и рассчитать искомый коэффициент К, по формуле

4к+

«« ф„(Х )

35 (1) где К " коэффициент электромеха1 нической связи пьезоматериала, К = Zq/

/Z,,Z,,Z - волновые акустические сопротивления соответст— венно пьезопластинки и рабочей среды;

Ф (Хо) — нормированный коэффициент передачи пьезопреобразователя на антирезонансной частоте Хо в режиме излучения;

I ф„(Х ) — нормированный коэффици- 5О ент передачи пьезопре-. образователя на резонанI сной частоте Х в режио ме излучения.

При этом значения К, Е и Z применяемого пьезоматериала и рабочей среды определяются известными методами.

Способ осуществляют1следующим образом.

Из генератора 1 радиоимпульсов на электрический вход исследуемого преобразователя 2 подают электрические радиоимпульсы с амплитудой 0 „ и частотой заполнения, равной антирезонансной частоте Х пьезопластина ки исследуемого пьезопреобразователя

2. Возбуждающий электрический сигнал преобразователем 2 преобразуется в акустические импульсы, которые распространяются в рабочей среде 7 (например, воде) и принимаются широкополосным пьезоприемником 3, на электрическом выходе которого образуется электрический импульсный сигнал с амплитудой U (Х ). Затем генератор 1 перестраивают на резонансную частоту пьезопластинки исследуемого преобразователя и подают на вход преобразователя 2 электрические импульсы с той же амплитудой U „ и частотой заполнения, равной резонансной частоте Х пьезопластинки.

Возникающие при этом акустические импульсы принимаются широкополосным приемником 3, на электрическом выходе которого образуется импульсный ( сигнал с амплитудой 0 (Хо ) .

В силу близкого расположения резонансной и антирезонансной частот передаточные коэффициенты рабочей среды и пьезоприемника при перестройке генератора 1 на резонансную частоту пьезопластинки исследуемого преобразователя 2 практически не изменяются. Поэтому отношение напряжений электрического сигнала на выходе образцового пьезоприемника 3 является пропорциональным отношению передаточных коэффициентов пьезопреобразователя 2:

С помощью измерителя 5 отношения амплитуд измеряется отношение напряжений 0 (Х ) и 0 (ХО) и сигнал на выходе измерителя 5 отношения амплитуд является пропорциональным отношению нормированных коэффициентов передачи Р„(Х ) и «Р„(Х. ).

Искомое значение коэффициента К„ демпфирования определяется путем расчета с помощью регистратора 6 согласно формуле (1).

13107

Д

Составитель С,Волков

Редактор А,Ревин Техред И.Попович Корректор А.Обручар

Заказ 1884/40

Тираж 772 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

Формула изобретения

Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрических преобразователей, заключающийся в том, что возбуждают и регистрируют толщинные колебания пьезопластины преобразователя на антирезонансной частоте, по отношению зарегистрированных сигналов измеряют отношение коэффициентов передачи пьезоэлектрического преобразователя, с учетом величины которого определяют коэффициент механического демпфирования, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно возбуждают и регистрируют толщинные колебания пьезопластины на резонансной частоте, измеряют отношение коэффициентов передачи пьезопреобразователя на антирезонансной и резонансной частотах, а коэф12 4 фициент К механического демпфирова- ния определяют по формуле

4к

К л

ii p)- (m„(x, ) д „(х )) где К вЂ” коэффициент электромехани1 ческой связи пьезоматериала;

К =2,/

/2,2,Zy — волновые акустические сопротивления соответственно пьезопластины и рабочей среды; (Х ) - нормированный коэффициент передачи пьезопреобразователя на антирезонансной частоте Х

4P„(Xо ) - нормированный коэффициент передачи пьезопреобразователя на резонансной час-! тоте Х„.