Способ определения параметров пьезоэлемента

 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения параметров пьезоэлементов, в том числе в процессе их изготовления. Целью изобретения является расширение функциональных возыожаостей способа за счет определения частоты антирезонанса, а также за счет обеспечения контроля параметров пьезоэлементов в процессе их изготовления . Способ заключается в подаче на исследуемый пьезоэлемент переменного напряжения с изменяющейся частотой, регистрации протекающего через пьезоэлемент тока, измерение частот f и fj, соответствующих максимуму и минимуму тока, при этом напряжение на пьезоэлемент подают где С„ Со 1 через емкость С -- Q К статическая емкость пьезоэлемеита; К- - коэффициент электромеханической связи; Q - добротность пьезоэлемента. Подача напряжения на пьезоэлемент через малую емкость, например через воздушный зазор между поверхностью пьезоэлемента и тскоподводящим электродом, дает возможность наf 1 f i ряду с добротностью Q 2(f7+f т определять и частоту антирезонанса з.п. ф-лы, 3 ил. 0 1 (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш 4 С 01 R 29/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фь

Cb

Сп

Об

К)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4186291 /24-21 (22) 25.11.86 (46) 15.03.89:. Бюл. М 10 (72) В.Н. Зинченко, И.I0. Криков и Л.В. Мешкова (53) 621.317.53 (088.8) (56) ГОСТ 12370-80.

Авторское свидетельство СССР

Р 924628, кл. G 01 R 29/22, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ..

ПЪЕЗОЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения параметров пьезоэлементов, в том числе в процессе их изготовления. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет определе- ния частоты антирезонанса, а также за счет обеспечения контроля параметров пьезоэлементов в процессе их изготовления. Способ заключается в по!

Изобретение относится к способам электроизмерений и может быть использовано для измерения параметров пьезоэлементов, в том числе в процессе их изготовления.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения контроля параметров пьезоэлементов в процессе их изготовления.

На фиг.l изображена схема пьезоэлемента (С, — статическая емкость пьезоэлемента; С„, T. u R — его динамические параметры); на фиг.2 — за„„SU„„1465825 А 1 даче на исследуемый пьезоэлемент, переменного напряжения с изменяющейся частотой; регистрации протекающего через пьезоэлемент тока, измерение частот f è Е, соответствующих максимуму и минимуму тока, при этом напряжение на пьезоэлемент подаю

С0 1 через емкость C((— ° -" где С

q К 2-

O статическая емкость пьезоэлемента;

К вЂ” коэффициент электромеханической связи; Q - добротность пьезоэлемента.

Подача напряжения на пьезоэлемент через малую емкость, например через воздушный зазор между поверхностью пьезоэлемента и токоподводящим электродом, дает возможность наf, + f ряду с добротностью Q г(к, +к,1 определять и частоту антирезонанса

f + fg

f = — — — — l зп ф-лы Зил о 2

° ° ° Э висимость модуля проводимости и mnтекающего через пьезоэлемент тока от частоты; на фиг.3 — схема устройств а, ре ализующего предлагаемый способ.

Сущность способа заключается в следующем.

Исследуемый пьезоэлемент (фиг.1) подключают к источнику переменного напряжения через емкость С . Проводимость последовательно соединенных пьезоэлемента и емкости С определяется выраЖением

146582Я

В

jA+ 1+ Ь

1

1 "а — добротность на частоте (д

Г С а И. у = (1 + --(—

С Ы„ 15

И вЂ” частота антирезонанса.

Выбором величины С можно обеспеz чить выполнение неравенства А >7 В, которое эквивалентно неравенству г

Со С 1

C ((— — . Учитывая что — =

C Q Kz где К вЂ” коэффициент электромеханической связи, являющийся характерис" тикой материала, из которого изго- 25 товлен пьезоэлемент, неравенство принимает вид:

1, Способ определения параметров пьезоэлемента, включающий подачу

35 на пьезоэлемент переменного напряже ния с изменяющейся ч ас то той, регис трацию. тока, протекающего через пьезоэлемент, измерение частот f, и Я соответствующих максимуму и минимуму

40 протекающего тока, вычисление добротности (1 по формуле

+ йг

0= —-- г

=- А(1- — --) 1+у 2 (3) а

2Q 1+ --

С.

f!! а

Со отличающийся тем, что, 45 с целью расширения функциональных возможностей, переменное напряжение на пьезоэлемент подают через ем1 кость С (С

e QKg (4) 50 где С вЂ” статическая емкость пьезо» о элемента;

К вЂ” коэффициент электромеханической связи, характеризу" ющий материал пьезоэлемента, 55 а частоту антирезонанса Й вычисляют. по формуле а (+ ) 2 °

Сг где А =УС

С„

Сг

В=QCQ — — — ---, О 1 (С + С,)

Ыоо- -ТС-, — частота последовательного резонанса;

С, ((---r (2)

Q Кг

В этом случае модуль проводимос- ти согласно 1,1) может быть записан в виде

Зависимость модуля проводимости и, соответственно, протекающего через пьезоэлемент тока от частоты

Ф (фиг.2) имеет экстремумы при у = .— 1, откуда

Из выражений (4) следует, что + г

f а 2

С, f! + fa» (= 1+

С, 2(t;f!) где Q — добротность пьезоэлемента на частоте антирезонансa.

Устройство реализу х1ее способ изображено на фиг.3.

Исследуемый пьезоэлемент i размещают между двумя плоскими электродами 2, которые через резистор 3 подключены к источнику 4 переменного напряжения. Параллельно резистору 3 включен вольтметр 5 переменного тока. Резистор 3 служит для снятия напряжения, пропорционального протекающему через пьезоэлемент току, поэтому его сопротивление выбирают много меньшим, чем сопротивление пьезоэлемента. Между поверхностью пьезоэлемента и одним из электродов имеется зазор (например, воздушный), который выполняет роль емкости С

Выполнение неравенства (2) достигается постепенным увеличением зазора до тех пор, пока частоты f< и f не перестанут изменяться, так как в соответствии с выражениями (4)

f u f не зависят от емкости С .Таким образом, можно осуществлять определение параметров как готовых пьезоэлементов, так и в процессе их изготовления, так как для осуществления способа не обязательно иметь на пьезоэлементе металлизированные элек троды.

Формула изобретения

2. Способ по п.1, о т л и ч шийся тем, что переменное ряжение на пьезоэлемент подают

146582" 6 а ю - диэлектрический зазор между поверх-. нап- ностью пьезоэлемента и токопроводячерез щим электродом.