Пьезоэлектрический датчик

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ВО 4 Н 04 К 17/О ЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСН ере- стивозежГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ САНИЕ ИЗ(71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е. Жуковского(57) Изобретение относится к технике связи и позволяет повысить чувствительность и разрешающую способностьдатчика. Пьезопластина 1 с напыленными на нее электродами 2, 3 и 4 образует два пьезорезонатора, частоты колебаний которых различаются на величину их резонансных промежутков. Акустические колебания приводят к пмещению мембран 5 и 6 и пьезопланы 1, претерпевающей деформацию, вызванную приваренным к электроду 2элементом 8 крепления в виде полукруглой .мембраны. Участок 9 элемента 8, выполненный в виде профрезерованных канавок, параллельныХ пьезопластине 1, снижает сопротивлениеэлемента крепления акустическомудействию. Уменьшение расстояния мду участком 9 и пьезопластиной 1вызывает увеличение степени прогибапоследней и изменение резонанснойчастоты.пьезорезонаторов Шумовыевариации частоты выходного разностного колебания могут быть значительно уменьшены подбором определенныхсоотношений емкостей конденсаторов10 и 11. 1 ил.12Изобретение относится к областитехники связи 9 в частности к пьезоэлектрическим акустическим преобразователям.Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающейспособности,На чертеже показана схема пьезоэлектрического датчика.Пьезоэлектрический датчик содержит пьезопластину 1 с размещеннымина ней первым, вторым и третьимэлектродами 2-4, первую и вторуюмембраны 5 и 6, корпус 7, а такжеэлемент 8 крепления с участком 9меньшей толщины, при этом пьезопластина 1 закреплена между центрамимембран 5 и 6, каждая из которыхэлектрически соединена с электродами 3 и 4 через конденсаторы 10 и 11с заземлением, элемент 8 крепленияполукруглой формы с участком 9 меньшей толщины расположен параллельномембранам 5 и 6 и приварен по диаметру к первому электроду 2, которыйэлектрически соединен с разностнымгенератором 12.Пьезоэлектрический датчик работаетследующим образом,На пьезопластине 1 выполнены фактически два пьезорезонатора. Пьезорезонаторы представляют собой участки кварцевой пьезопластины 1, расположенные между напыленными на нееметаллическими электродами 2-4. Резонансные частоты пьезорезонаторов зависят от упругих постоянных пьезопластины 1 и, следовательно, от величины и в силу анизотропных свойствмонокристаллического кварца от направления механических напряжений впьезопластине.Разностный генератор обеспечиваетвозбуждение в пьезорезонаторах двухколебаний с частотами 1,и 1 в диапазоне частот 25-.40 МГц. Причем частоты Т, и 1 отличаются не менее чемна величину резонансных промежутковпьезорезонаторов. Выходным сигналомгенератора 12, а соответственно ивсего датчика, является колебаниеразностной частотыр -. .Колебание разностной частоты выде.ляется посредством С -разностногоконтура, настроенного приблизительнона частоту 1 и подключенного к активному элементу разностного генера 72520 3тора и входящему в состав генератора 12.Воздействие о акустических коле-баний приводит к перемещению мембран 5 5 и 6 и пьезопластины 1 вдоль ее оси.Причем акустические колебания частотдо 10 кГц вызывают перемещение центров мембран 5 и 6.Участок 9 меньшей толщины элемен та 8 крепления, выполненный в видедвух профрезированных канавок, расположенных одна против другой с двухсторон параллельно пьезопластине 1,предназначен для снижения сопротивле ния элемента крепления акустическомувоздействию и тем самым повышениючувствительности микрофона и разрешающей способности. С уменьшением расстояния между участком 9 меньшей тол щины и пьезопластиной 1 увеличивается степень прогиба пьезопластийы,что вызывает изгиб двух резонаторовв разные стороны и, следовательно,изменение их резонансных частот 1, и 25 1 в разные стороны. При этом абсолютная перестройка частоты 1 Р выходного колебания равна сумме перестроекчастот 1, иа 1 =а 1,Й30Относительная перестройка разностной частоты оказывается в М раз большей по сравнению с относительной перестройкой частот т, ийр ай,Кроме того, за счет возможностиобеспечения положительной корреляциишумовых вариаций 31, и а 1 частот 1, ивыбором определенного соотношениямежду емкостями конденсаторов 10 и11 шумовые вариации 81 частотывыходного разностного колебания могутбыть сведены в идеальном случае кнулю. Тем самым сведены к нулю собственные частотные шумы датчика, благодаря чему может быть сведен к нулю уровень эквивалентного звуковогодавления устройства. То есть пьезоэлектрический датчик может не иметьограничения динамического диапазонаснизу и обладать повышенной разрешающей способностью.55 Формул а изобретенияПьезоэлектрический датчик, содержащий пьезопластину с первым и вто1272520 Составитель В, Кудрявцев Техред Н.Глущенко Корректор Е. Рошко Редактор Л. Гратилло Тираж 624 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 6350/57 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4,рым электродами, корпус, элементкрепления с утоньшанием, соединенный сс пьезопластиной и корпусом, раэностный генератор, электрически соединенный с первым электродом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и разрешающей способности, его корпус выполнен в форме цилиндра, на торцахкоторого закреплены мембраны, при 10 4этом пьезопластина установлена между мембранами, а элемент крепления выполнен в вице полукруглой мембраны, связанной с первым электродом, на пьезопластине имеется третий электрод, причем второй и третий электроды расположены с противоположных сторон элемента крепления и электрически соединены через конденсаторы с общей шиной.