Устройство для преобразования механических колебаний в электрические

 

Изобретение относится к электроакустике . В устройстве для увеличения коэффициента электромеханической связи и уменьшения коэффициента шума процесса преобразования механические колебания, введенные в это устройство, усиливаются параметрическим способом, а уже усиленные механические колебания преобразуются в электрические Устройство состоит издвухпьезоэлементов 1 и 2, имеющих одну общую обкладку в конденсаторе 3, электронного ключа 4, реализованного с помощью диода, и генератора 5. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 R 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751337/10 (22) 23.10.89 (46) 07.11.91. Бюл, М 41 (75) Ю. А. Бобков (53) 534.232(088.8) (56) Ультразвук. — Маленькая энциклопедия, СЭМ, 1979, с. 282, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В

ЭЛ Е КТРИЧ Е СКИ Е (57) Изобретение относится к электроакустике. В устройстве для увеличения коэффиSU„„1690222 А1 циента электромеханической связи и уменьшения коэффициента шума процесса преобразования механические колебания, введенные в это устройство, усиливаются параметрическим способом, а уже усиленные механические колебания преобразуются в электрические. Устройство состоит иэ двух пьезоэлементов 1 и 2, имеющих одну общую обкладку в конденсаторе 3, электронного ключа 4, реализованного с по- мощью диода, и генератора 5. 1 ил.

1690222

Изобретение относится к электроакустике, а именно к технике преобразования механических колебаний в электрические, и может найти применение в вибродатчиках, микрофонах и других электроакустических преобразователях.

Цель изобретения — увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума при преобразовании механических колебаний в электрические, На чертеже изображена принципиальная схема устройства для преобразования механических колебаний в электрические.

Устройство состоит из пары склеенных пьезоэлементов 1 и 2, имеющих общий электрод в конденсаторе 3, а также электронного ключа 4. реализованного с помощью диода и генератора 5.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания, которые необходимо преобразовать, воздействуют на пьезоэлементы 1 и 2, например путем нрижатия их к объекту, механические колебания которого исследуются. Эти механические колебания, введенные в пьезоэлементы 1 и 2, усиливаются параметрическим способом в виду периодического изменения колеблющейся массы за счет работы ключа 1 под действием электрических колебаний, подаваемых от генератора 5 колебаний, т,е. когда ключ 4 замкнут, замкнуты и два электрода конденсатора 3 и, следовательно, колеблющаяся масса менанической системы (т.е. масса с пьезоэлемента, с электродов которого снимается сигнал ввиду прямого пьезоэффекта) меньше, в отличие от случая, когда ключ 4 под действием генератора 5 разомкнут и сигнал снимается с механической системы, образованной двумя пьезоэлементами. Для выполнения условий параметрического усиления частота колебаний накачки вн должна быть вдвое больше частоты полезного сигнала е с. Если для реализации двухчастотного (двухконтурного) параметрического усиления к электродам конденсатора 3 подключен холоотой электрический контур 6, настроенный на холостую частоту ах, То должно выполняться соотношение частот

2 в,- — „(в+в х), где и = 1,2,3„..

Вследствие того, что производится one. рация параметрического усиления механических колебаний, общий коэффициент передачи процесса, он же электромеханической связи, равен

К = К1 К2 КЗ К4, где К1 — К4 — коэффициенты передачи, соот5 ветственно, операций ввода механических колебаний в механическую систему, усиления механических колебаний, связи механической и электрической систем преобразователя (прямой пьезоэффект) и

10 вывода электрических колебаний.

При отсутствии операции К2 усиления механических колебаний общий коэффициент шума процесса равен

Кшэ — 1 Кш4 — 1

)5 кш ш1+ к + -)Г з- 3 а при наличии операции усиления механических колебаний, 1 + Кш2 — 1 КшЗ 1 Кш4 — 1

Кш КШ1 К + K К + K К Кшзю

ГдЕ Кш1-Кш4 — КОЭффИцИЕНтЫ ШуМа СООтВЕтствующих операций.

Разность Кш — Кш равна 1 Кш =

25 я

Отсюда, при коэффициенте усиления

Кг

КЗКш2 + Кш4 — КЗ вЂ” 1

K3Kw3 + Кш4 КЗКш2 коэффициент шума предлагаемого процес30 са К ш меньше Кш традиционного при усло1 вии, что

Кш2 < Кшз+ К3 Km4 ")

Поскольку данное условие достаточно легко реализуемо, то при усилении механических колебаний предлагаемым устройством достигается увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума процесса.

Формула изобретения

Устройство для преобразования механических колебаний в электрические, содержащее пьезоэлемент и выходные клеммы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума, в него дополнительно введены второй пьезоэлемент, имеющий с первым один общий электрод, электронный ключ и генератор напряжения, при этом электроды одного из пьезоэлементов соединены между собой через электронный ключ, подключенный к генератору напряжения, а электроды пьезоэлементов, не являющиеся общими

55 для них, подключены к выходным клеммам.