Измеритель коэффициента электромеханической связи пьезоэлектрических элементов

СОЮЗ СОВЕТСНИЯСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 081 К 29 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) П.-Б.П. Милюс и П.В, Сабонис (53) 621.317.79 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 756671, кл. Н 04 К 29/00, 1978.Домаркас В.И., Кажис Р-И.Ю. Контрольно-измерительные пьезоэлектри-, ческие преобразователи. Вильнюс,: .Минтис, 1975.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит блок возбуждения пьезоэлементов, состоящий из генератора 1 радиоимпульсов, модулятора 2, индуктивности 3 и коммутатора 4, к которомуподключен измеряемый пьезоэлемент5, блок регистрации, содержащий пьезоприемник 6, усилитель 7, детектор8, коммутаторы 9 и 14, измерители10 и 13 отношения напряжений, индикатор 11 и детектор 15. Введение новых элементов и образование новыхсвязей между элементами устройствапозволяет исключить погрешность измерения коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов, обусловленную влиянием добротности исследуемой электроакустической цепи1 ил.Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей и является усовершенствованием устройства по основному авт,св. У 75667 1.Целью изобретения является повышение точности измерения.На чертеже изображена функциональная схема измерителя коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов.Измеритель содержит блок возбуждения пьезоэлементов, состоящий из генератора 1 радиоимпульсов, модулятора 2, индуктивности 3 и первого коммутатора 4, к которому подключен измеряемый пьезоэлемент 5, блок регистрации, содержащий последовательно соединенные широкополосный пьезоприемник 6, усилитель 7, детектор 8, второй коммутатор 9, измеритель 10 отношения напряжений, индикатор 11, второй измеритель 13 отношения напряжения, третий коммутатор 14, второй детектор 15, вход которого соединен с входом исследуемого пьезоэлемента, Модулятор соединен с управляющими входами коммутаторов 4,9 и 14 и генератора 1 радиоимпульсов.Устройство работает следующим образом.Из генератора 1 радиоимпульсов через коммутатор 4 на исследуемый пьезопреобразователь 5 и на второй детектор 13 подаются радиоимпульсы, частота заполнения которых равна частоте резонанса исследуемого пьеэопреобразователя 5. Коэффициент передачи пьезоизлучателя 5 без переходного слоя на резонансной частоте при питании от генератора напряжения2 еКпо 1 где е - пьезоэлектрическая постоянная;1 - толщина пьезоэлемента.Из пьезоизлучателя 5 через рабочую среду 12 акустические импульсы поступают на пьезоприемник 6. В пьезоприемнике акустические импульсы преобразуются в радиоимпульсы и через усилитель 7 и пиковый детектор 8 поступают на вход коммутатора 9. При подключении пьезопреобразователя 5 к генератору 1 радиоимпульсов через перестраиваемую индуктивность 3, величина которой подбирается, исходя1из условий 14.1. =, т,е. приа аполной компенсации емкости С, зажатой пьезопластинки 5, коэффициентг передачи пьезоизлучателя с учетом добротности электроакустической цепи определяется выражением 1 О 2 Пе 4 1е 1 44 ееП 4 ТФгде ,.), = 2 Гй, - антирезонанснаячастота пьезоэлемента 5;К- коэффициент электромеханической связй пьезоэлемента 5,Ьиа 1ческие сопротивления соответственно пьезоэлемента и рабочей среды 12;Я - добротность электроакустической цепи из последовательно соединенных индуктивности 3 и пьезоэлемента 5.25Модулятор 2 управляет работойгенератора 1 радиоимпульсов и коммутаторов 4,9 и 14 таким образом,что во время первого радиоимпульса ЗО исследуемый пьезопреобразователь5 подключается непосредственно квыходу генератора 1, а во времявторого радиоимпульса - к выходугенератора через индуктивность 3.Соотношение амплитуд электрическихсигналов в первом и втором случаяхна выходе коммутатора 9 соответст-.вует соотношению коэффициентов передачи исследуемого пьезоэлемента,К пат.е. " = в .- . Электрические сигнаи 2лы Ч, с первого и Ч, с второго выходов коммутатора 9 поступают на измеритель 10 отношений электрическихсигналов. Соотношение амплитудэлектрических сигналов Ч, и Ч соответственно в первом и втором случаях на выходе коммутатора 14 обратно пропорционально добротностиэлектроакустической цепи, состоящейиз исследуемого пьезоэлемента 5 иЧ 1индуктивности 3, т.е. -з- = - элек 0трические сигналы Ч, с первого и55 Ч, с второго выходов коммутатора 14поступают на второй измеритель 13 отношения напряжений. Из соотношения амплитудных значений сигналов1248081 Ч, Ч- иопределяется коэффициент электромеханической связи исследуемого пьезоэлемента с учетом добротности электроакустической цепи г = 0,198 - -дЧ Ч Ч Ч Формула изобретения Составитель В. КудрявцевТехред И.Гайдош. Корректор С. Шекмар Редактор М. Бандура Заказ 4142/59 Тираж 624 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4. О Из этого следует, что, если указанный цикл работы предлагаемого измерителя повторяется периодически (частотацикла измерения задается модулятором 2) то индикатор 11 элекУ15 триче ско го на пряже ния, подключе нный первым входом к выходу первого,измерителя отношения напряжений 10, а вторым входом к выходу второго измерителя отношения напряжений 13,Ъ20 непрерывно регистрирует электричесЧ Чкий сигнал в - - , который являЧ Ч фется пропорциональным коэффициенту электромеханической связи исследуе 21 мого пьезоэлемента. Если в качестве рабочей среды применяется вода и измеряется К керамических (ЦТС) пьезопреобразователей, то в этом случае Таким образом, исключается погрешность измерения. коэффициента электромеханической связи пьезоэлементов, обусловленная влиянием добротности исследуемой электроакустической цепи. Это особенно важно при определении К керамически: пьезопреобразователей с высокой степенью механического демпфирования,Измеритель коэффициента электромеханической связи пьезоэлектрических элементов по авт. св. В 756671, а тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены второй детектор, третий коммутатор и второй измеритель отношения напряжений, при,чем выход первого коммутатора соединен через второй детектор с третьим коммутатором, управляющий вход которого соединен с выходом модулятора, а выходы соединены с входами второго измерителя отношения напряжений, соединенного своим выходом с входом индикатора.