Пьезоэлектрический преобразовательдавления

 

()432359

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сак)з Советских

Социалистических

Реслуолкк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свизетельства— (22) 3 аявле:lo 24.10.69 (21) 1374942, 1S-10

15I) Ч. 1хл. и О1! 9)08 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликсзаио 15.06.74. Бюллсте:)ь х) 2

Дата опубликования описашгя 26.06.75

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий

31 )1х 531 787 91 (088.S) (72) Авторы изобретения

Е, Б. 1(удашев, И. Д. Веребьевский и М..Ч. Потапенко

3 (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕС1(ИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится .к области измерения турбулентных пульсаций давления и может быть использовано в аэрогидродинамике и г и др отехн и ке.

Известны пьезоэлектрические преобразовг тели давления, содержащие пьезоэлемент биморфпого типа, электроды которого разделены на и секций.

Однако известные преооразователи имеют погрешность, .вызванную конечными размерами чувствительного элемента; например, при измерении турбулентных пульсаций давления преобразователясми одинаковой чувствительностью и размерами 0,3 и 2 с.)1 результаты измерений отличаются в 10 и более раз. Кроме того, известные преобразователи»e ооес,печивают возможность изме|рения в широком частотном диапазоне ввиду специфичности измеряемого процесса: турбулентные пульсации давления меняют зна)к (растяжение Ifлп сжатие) в пределах чувствительного элемс:1та преобразователя. При этом генерируются электрические сигналы противоположной полярности, вследствие чего электрический спгпал на выходе преобразователя утменьшается.

В предлагаемом преобразователе с целью

IloBhIIlIekIHH точности при измерении туроулеитных пульсаций давления секдпп, соединенные можду собой па раллельно, объединены в i групп, причем все нечетные группы соОдипены междм с00011 пара );Ic lьпо, а к пим последователь:)о,подсоединены все четные группы.

На фпг. 1, 2, 3 изображены эпюры механических напряженш).»а 1-й, 2-й и 3-ей моде колеоапий соответственно; на фпг. 4, 5, 6— соединеп:)е секций для работы преобразоватсля на I-ом, II-ом и III-ем частотных диапазонах соответственно; на фпг. 7, 8, 9 — ча1О стотпыс характсрпст:)кп преобразователя прп работе на I-ом, II-ом и III-см диапазонах соответственно; на фпг. 10 — результ)) рующая частотная ха рактсрпстпка Hpcoop 330B3)) I) H.

Преооразователь состоит пз пьезоп l3CT;lны 1, жестко соединенной с пассивной, например, металлической пластиной 2. Иа поверхности пьезоэлектрической пластины паиесепы электроды, разделенные, например, па шесть секций 3. )хаждая секция снаожена f)0333!Ic)fмым электрическим выводом 4.

P a3ge leH )Ie IIp:le 1)f0É поверхности )13 ции (электроды) 8 д3ст Возможность В зави сихlости От электрической комму T3)klf)) секции переключать преобразователь прп измерении пульсаций давления с 1-й моды иа высшие формы колебаний. Это приводит к уменьшению эффективной Ifp))eb))fo)f поверхности, вдоль которой происходит процесс взаимной компенсации пульсаций

432359 где S,4, — эффективная поверхность преооразователя;

S — приемная поверхность;

f; — форма колебаний на произвольной i-ой моде.

В результате осреднение .пульсаций уменьшается, и полоса пропускания преобразователя расширяется.

Увеличивая число секций 3 на пьезопластине 1 можно расширять полосу пропускания преобразователя прп измерении пульсаций давления, если коммутировать секции электрически по заданному алгоритму.

Предложенное устройство работает следующим образом. В качестве примера рассмотрим работу трехдиапазонного преобразователя при числе секций п=б (n — наименьшее общее кратное для числа диапазонов I, II, III) раз:мвром в 1 слР. .При воздействии турбулентных пуль" BLIHA давления на жестко соединенные пластины 1 и 2 в пьезоэлектрическом преобразователе возбуждаются механические напряжения. На

1-ом диапазоне все секции 3 с помощью электрических выводов 4 объединяются в одну параллельную группу (i =1), как показано на фиг. 4. Тогда электрически преобразователь соответствует лрототипу, сигналы, соответствующие положительным и отрицательным ll0луволнам четных,мод полностью скомпенсированы (фиг. 2), а нечетных мод, кроме 1-й, ослаблены; для 3-ей моды — в три раза (фиг.

3), для 5-ой моды — в пять раз и т. д. Частотная характеристика преобразователя при измерении турбулентных пульсаций на 1-ом диапазоне определяется 1-ой модой и показана на фиг. 7.

На 11-ом диапазоне секции объединяются в две группы (i =2), соединенные последовательно, как показа но на фиг. 5. Здесь сигналы, соответствующие положительным и отрицательным полуволнам всех мод, кроме 2-ой, полностью скомпенсированы. Частотная характеристика при измерении íà II-ом диапазоне приведена на фиг. 8.

На III-ем диапазоне секции объединяются, как показано на фиг. 6, и частотная характеристика определяется 3-ей модой (фиг. 9).

Результирующая характеристика преобразователя приведена на фиг. 10. Видно, что при разделении электродов на шесть изолированных секций (п=б), объединенных в одну, две и три группы (i = I,i =2, i=3), причем все секции в каждой группе соединены между сооой параллельно, все нечетные группы соединены параллельно, и к ним последовательно подсоединены все четные группы, повышается точность измерения (например, на частоте 800 ги чувствительность предлагаемого преобразователя выше чувствительности известного в 7 раз), и увеличивается число частотных диапазонов.

Предмет изобретения Пьезоэлектрический преобразователь давления, содержащий пьезоэлемент биморфного типа, электроды которого разделены íà и секций, каждая из которых имеет отдельный вывод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности .при измерении турбулентных пульсаций давления, в нем секции, соединенные,между собой параллельно, объединены в

i групп, причвм все нечетные группы соединены между сооой параллельно, а к ним после40 довательно подсоединены все четные группы.

n-;s

Л0

0 ф„г и — 7

1-д

900 800 1 00 1800

Фиг г

Фиг 3

080

Редактор С. Хейфиц

Корректор И. Симкина

Заказ 370/750 Изд. М 1701 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

3,т

1,0

0 4Я7 800 00 1800

PUi 7

3,ги

200 40/Р 800 800 1000 1200 7400 1800 7800 2000 >

Фиг 10

Составитель Л. Никиточкина

Техред 3. Тараненко