Способ определения частоты антирезонанса (резонанса) пьезоэлемента

 

Изобретение относится к области радиофизических измерений и может быть использовано при измерении электрофизических параметров пьезоэлементов, в частности пьезокерамических пьезоэлементов. Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерения. Цель достигается путем оценки составляющей погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала, или ее уменьшения. Предложенный способ обеспечивает возможность оценки величины составляющей погрешности измерений, которая в ряде случаев является доминирующей, возможность уменьшения величины этой составляющей погрешности до пренебрежимо малой. Техническое решение может быть распространено на способ измерения частоты антирезонанса или резонанса пьезоэлементов с кратными обертонами.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

Щ)5 G Ol N 27/28 )ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М авто ском свидктильствь

+ Csin(6 H ft + ф+..., I"QÑÓÄАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

РИ ГННТ СССР

21) 4307383/24-21

22) l 7.09.87

46) 07.08.90. Бюл. 29

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° . 72) Н, И. Гриценко, В.Н. Зинченко, .Ю.Криков и В .К.Семенов

° ° ° ° ° °

l 53) 621 . 31 7 (088. 8)

56) Элементы пьезокерамические. Методы измерения резонансной и анти° ° ° ° ° езонансной частот. ОСТ 11.338813-81, 1,982 ° (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ АНТИЕЗОНАНСА (РЕЗОНАНСА) ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА ! (57) Изобретение относится к области радиофизических измерений и может

1 быть использовано при измерении элеKòðoôèçè÷åñêèõ параметров пьезоэлеМентов, в частности пьезокерамических

Изобретение относится к области адиофизических измерений и может

ыть использовано при измерении электрофизических параметров пьезоэлеМентов (ПЭ), в частности пьезокерамических ПЭ.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов измерения за счет оценки погрешности измерения, в званной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала или ее уменьш ения.

Способ заключается в следующем.

Измеряют коэффициент электромехан тческой связи (К) ПЭ, коэффициент нелинейных искажений возбуждающего сфгнала (Е ), частоту резонанса (1„) и@и антирезонанса (Хд) и по формуле

„„SU„„1583850 A 1

2 пьезоэлементов . Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерения. Цель достигает ся путем оценки. составляющей погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала, ипи ее уменьшения. Предложенный способ обеспечивает возможность оценки величины составляющей погрешности измерений, которая в ряде слу.чаев является доминирующей, возможность уменьшения величины этой составляющей погрешности до пренебрежимо малой. Техническое решение может быть распространено на способ измерения частоты антирезонанса или резонанса пьезоэлементов с кратными обертонами. где К - коэффициент электромеханической связи, осуществляют оценку указанной составляющей погрешности измерения.

При достижении f сопротивление

ПЭ резко возрастает, отчего резко падает уровень сигнала первой гармо— ники в спектре тока через ПЭ и становится сравнимым или меньше уровня сигнала высших гармоник. Ввиду неизбежного, обычно до 37., нелинейного искажения возбуждающего сигнала (Г) он может быть предс1авлен в вкде

U Asin(2Tift)+Bsin(4fi ft + ч") +

1583850 позволяет уменьшить величину ta Е (, превышающую в ряде случаев допусти.мую. Использование предлагаемого технического решения обеспечивает по

;;сравнению с существующими следующие преимущества: возможность оценки величины составляющей, погрешности измерения

fù(Е,), в ряде случаев являющуюся доминирующей; возможность уменьшения величины этой составляющей погрешности, при необходимости до пренебрежимо малой; техническое решение может быть распространено на способ измерения частоты антирезонанса или резонанса пьезоэлементов с кратными обертонами.

30

Серия измерений Е при различных значениях величин Я, К, Ц подтвер-: дила справедливость выражения (2), 45 однако сделать это соотношение более определенньм не представляется возмож-„ ным в силу случайного характера величкны В, С...,,(,(, изменяющихся от генератора к генератору, а так- 50 же зависящих от ряда внешних факто ров.

Введение операции подавления выс-, . ших гармоник в спектре сигнала, подаваемого на широкополосный вольтметр, где f — частота возбуждающего сигнала;

q. — фаза х гармоники относитель1 но первой;

А, В, С вЂ” амплитуды п ервой, в торой и т.д, гармоник.

Величину коэффициента нелинейных искажений определяют следующим образом

Я= (В + С + ...) /А.

Учитывая также, что сопротивление

ПЭ в окрестности 8 = (f — f )/f может быть представлено в виде . f5 ! 2 1 = 2„ I /(1 + 4Q ) ь где Π— добротность пьезоэлемента, а на внешних гармониках ПЭ ведет себя как конденсатор, и его сопротивле- 20 ние представлеио в виде

f Z„ t = tZ lî /(K Qn)

25 где 1 Z I — сопротивление ПЭ на f<; п — номер гармоники, начиная с второй, а также учитывая, что фаза 2, может быть описана выражением

q, = arctg(2Ql), можно получить соотношение (аЕ (=К ЯЕ „. (2) Это соотношение дает возможность оценить различие в Ед, измеренной по мкнимуму первой гармоники в спектре .тока через ПЭ, и f измерений по минимуму тока через ПЭ, формируемому всеми его гармоническими составляюЩими llpH подач е на ПЭ сигнала ви 40 да (1) .

Формула изобретения

Способ определения частоты антирезонанса (резонанса) пьезоэлемента, основанный на возбуждении пьезоэлемента электрическим сигналом переменного тока на исследуемом обертоне колебаний, достижении минимума электрического сигнала-реакции пьезоэлемента, фиксации этого минимума, измерении частоты антирезонанса, соответствующей достигнутому минимуму, измерении электрофизических параметров, определяющих погрешность измерения частоты антирезонанса, вычисление погрешности, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения путем оценки составляющей погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала, измеряют коэффициент электромеханической связи и коэффициент нелинейных искажений возбуждающего сигнала, и по формуле

gf K Ef

Ю" где К вЂ” коэффициент электромеханической связи; — коэффициент нелинейных искажений;

f „- частота антирезонанса, резонанса, осуществляют оценку указанной погрешности, по которой судят об измеряемом параметре.