Пьезоэлектрический преобразователь

(51) 4 С 01 Ь 9/08 озволяет повыских парамет ов5дена Дружбы наий институт А.Б. Пинский,Данилов) р. Ультразв меритель вя змерительная с. 56-61. электрические я, 1978, с. 125(57) Изрительн к изме- быть приения, рас ремещений их физие хода,плото ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(56) Табидзе А.А. ивой низкочастотныйкости жидкости. - Итехника, 1981,12Малов В.В. Пьезодатчики, М.; Энергирис, 3-17. ЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВА обретение относитс ой технике и может при измерениях дав емпературы, микроп ти, вязкости и дру Я 012100 сить точность измерения пьезоэлектрического преобразователя. Для этого напряжение с пьезорезонатора (П) 2 проходит дополнительно через усилитель 4, фазовращатель 5, схему запрета 6 и вновь подается на П 2осдвинутым по фазе на 90 , что обеспечивается соответствующей настройкой фазовращателя 5. Вследствие обратного пьезоэффекта на пьезорезонатор действует гармоническая силао Г, Фаза которой сдвинута на 90 относительно Фазы колебаний резонатора, Мгновенное значение этой силы пропорционально скорости колебаний-П 2. Во втором, такте измерения коэффициент затухания2 изменяется на некоторую эталонную величину, пропорциональную его параметрам и эквивалентному коэффициенту передачи усилителя 4, фаэовращателя 5, схемы запрета 6. Результат вводится в вычислитель 8.1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено при измерениях давления, расхода, температуры, микроперемещений,плотности, вязкости и других физических параметров.Целью изобретения является повышение точности измерений пьезоэлектрического преобразователя.На чертеже изображена блок-схемапьезоэлектрического измерительногопреобразователя,Преобразователь состоит из генератора 1, соединенного с пьезоэлектрическим резонатором 2, измерительной схемой 3 и последовательновключенными усилителями 4, фазовращателем 5 и схемой 6 запрета,устройства 7 управления, выход которого соединен с управляющими входамивычислителя 8 и электронного ключа9, выход которого подключен к входуодновибратора 10.Преобразователь работает следующим образом.Измерение производится в два такта. В первом такте сигнал, поступающий от устройства 7 управления науправляющий вход электронного ключа9, равен нулю, последний разомкнути на выходе одновибратора 10 присутствует потенциал, запрещающий/прохождение сигнала через схему 6запрета. Пьезорезонатор 2 периодически возбуждается короткими импульсами напряжения, поступающими сгенератора 1, и под воздействием ихсовершает затухающие механическиеколебания на резонансной частоте.При этом на его выводах вследствиепрямого пьезоэффекта возникает синфазное с механическими колебанияминапряжение, изменяющееся по законуО: Ое ози( 1 ч ) (1)где Оо -амплитуда напряжения на пьезорезонаторе в момент начала отсчета; резонансная частота и Фаза колебаний;определяемый коэффициент затухания колебаний; коэффициент ошибки, обусловленный изменением параметров пьезорезонатора.Это напряжение подается на измерительную схему 3, которая измеряет коэффициент затухания колебанийпьезорезонатора в паузах между импульсами генератора, Значение результата измерения Ч вводится в вычислитель 8 и загоминается. В общем случае результат измерения в первомтакте содержит мультипликативнуюпогрешность, равную К т.е. ф 1 К 1 КЫ,(2) илии еи(чй+Е)1 -; (4)-ко,1 с 1 Огде О. - мгновенное значение напряжения на выводах пьезо 50пластины.Действие на колеблющееся телосилы пропорциональной скорости колебаний, вызывает изменение коэффициента затухания на величину,определяющуюся параметрами тела ивеличиной этой силы,Таким образом, во втором тактеизмерения коэффициент затухания 1 О где К - коэффициент пропорциональности.Во втором такте устройство 7управления подает на электронныйключ 9 сигнал, вызывающий его замыкание, После этого первый же импульс генератора 1 усиливается усилителем 4 и пройдя через электронный ключ 9, задним Фронтом запускает одновйбратор 10, на выходекоторого появляется потенциал, разрешающий прохождение импульсов через схему 6 запрета.Таким образом, напряжение спьезорезонатора 2 проходит дополнительно через усилитель 4, фазовращатель 5, схему 6 запрета. ивновь подается на пьезорезонатор 2осдвинутым по фазе на 90 , что обес- епечивается соответствующей настрой- ЗО.кой Фазовращателя 5. При этом вследствие обратного пьезоэффекта напьезорезонатор действует гармоническая сила Г Фаза которой сдвинуота на 90 относительно Фазы колебаний резонатора. При этом мгновенноезначение этой силы пропорциональноскорости колебаний пьезорезонатора.Действительно, так как согласновыражению (1) амплитуда колебанийизменяется по синусоидальному закону, то для мгновенного значениясилы Г можно записатьГ О е01 ( )1.о :о(5) Чг - К 1 К (о)15 20 25 30 35 Состави 1 ль А. ЗосимовТехред А.Бойко Корректор В.Бутяга Редактор О, Юрковецкая Заказ 512/52 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 3 12100 пьезорезонатора 2 изменяется на некоторую эталонную величину, пропорциональную его параметрам и эквивалентному коэффициенту передачи усилителя 4, фазовращателя 5 и схемы5 6 запрета. При этом измерительная схем г 3 измеряет и заносит в вычислитель 8 значение результата измерения Ч равное 1где с - значение дополнительно внесенного коэффициента затухания, зависящее от параметров усилителя фазовращателя 5 и схемы 6 запрета.Результат измерения во втором такте также вводится в вычислитель 8, который, в свою очередь, производит обработку результатов измерения первого и второго тактов по алгоритмусо - ДЧг (6) следующему из совместного решения уравнений (2) и (5). Из формулы (6) видно, что в выражение для результата измерения коэффициента затухания с(, не входит значение коэффициента 1, обусловленного собственными параметрами пьезорезонатора, что позволяет повысить точность преобразования.Значение дополнительно вносимого коэффициента затухания определяется заранее экспериментальным путем. Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет периодического изменения коэффициента затухания пьезорезонатора на эталонную величину исключается влияние изменения40 собственных параметров пьезорезонатора на результат измерения и, как следствие, повышается точность измерения. Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий генератор, соединенный с пьезоэлектрическим резонатором, к которому подключена измерительная схема, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в неговведены устройство управления, одновибратор, электронный ключ, схемазапрета, фазовращатель, усилительи вычислитель, реализующий алгоритм1У-Чгде со в коэффициент затуханияпьезоэлемента;1с - значение дополнительногокоэффициента затухания,зависящее от параметровусилителя, фазовращателя исхемы запрета,Ч - результат измерения измерительной схемы в первом такте измерений,Ч- результат измерений во втором такте,при этом усилитель подключен своимвыходом через фазовращатель к входусхемы запрета, выход которой соединен с входами усилителя и измерительной схемы, а управляющий входподключен к выходу одновибратора,вход которого соединен через электронный ключ с выходом усилителя, авыход устройства управления подключен к управляющим входам электронного ключа и вычислителя, входкоторого соединен с измерительнойсхемой.