Пьезоэлектрический преобразовательдавления

) 51) Ч. Кл. й О 1( с присоединением заявки Государственный комит Совета Министров ССС 2) П оритет - зано 15,0 блик 4. БОллсте:1 ь М 2" описашгя 26.06.75 531 УДК 531 787 91НОв етные Изобретение относится к ооласти измерения турбулентных пульсаций давления и может быть использовано в аэрогидродинамике и гидротехнике.Известны пьезоэлектрические преобразовг тели давления, содержащие пьезоэлемент биморфпого типа, электроды которого разделены на и секций.Однако известные преооразователи имеют погрешность, вызванную конечнымп размерами чувствительного элемента; например, при из,херении турбулентных пульсаций давления преобразователягми одинаковой чувствительностью и размерами 0,3 и 2 с,) результаты измерений отл)тчаются в 10 и более раз. Кроме того, известные преобразователи не обес,печивают возможность измерения в широком частотном диапазоне ввиду специфичности измеряемого процесса: турбулентные пульсации давления меняют знак (растяжение плп сжатие) в пределах чувствительного элемс:1- та преобразователя. При этом генерируются электрические сигналы противоположной полярности, вследствие чего электрический сигнал на выходе преобразователя уменьшается.В предлагаемом преобразователе с целью повышения точности при изхеренип туроулентных пульсаций давления секдпп, соединенные можду собой параллельно, объединены в 1 групп, причем все нечетные группы содинены мехкду сооой пярал;с оследователь:о,подсоедпнень раппы. На фпг. 1, 2, 3 изображены эпюры меха ппческпх напряженш) на 1-й, 2-й и 3-ей модеколеоапий соответственно; на фпг, 4, 5, 6 - соединен)е секций для раооты преобразоватсля на 1-ом, 11-ом и 111-ем частотных диапазонах соответственно; на фпг, 7, 8, 9 - ча- О стотпыс характсрпст:кп прсобразовдтсля прпработе на 1-ом, 11-ом и 111-см дпдпдзондх соответственно; на фпг. 10 - результирующая частота характеристика прсоордзовднпя.Преооразователь состоит пз пьезопластпны 1, жестко соедпненнОЙ с пяссиВВОЙ, например, металлической пластиной 2. На поверхности пьезоэлектрической пластины пдпесепы электроды, разделенные, например, па шесть секц 3 й 3. Каждая секция снаоженд псзяВнсимым электрическим выводом 4. Разделение пр:ехноп поверхности нд(электроды) 3 дает ВозаОжпость В зависимости от электр)песко козхмтацпп секции переключать преобразователь прп измерении пульсации давления с 1-й моды на высшие формы колеоанпй. Это приводит к уменьшению эффективной приемной поверхности, вдоль которой происходит процесс взаимной компенсации пульсацийгде Я,ф - эффективная поверхность преоор азов ателя;Я - приемная поверхцость;; - форма колебаний на произвольной -ой моде.В результате осреднение пульсаций уменьшается, и полоса пропускания преобразователя расширяется.Увеличивая число секций 3 на пьезопластине 1 можно расширять полосу пропусканця преобразователя прц измерении пульсаций давления, если коммутировать секции электрически по заданному алгоритму,Предложенное устройство работает слелующим образом. В качестве примера рассмотрим работу трехлиапазоцного преобразователя при числе секций п=б (п - наименьшее общее кратное для числа диапазонов 1, 11, 111) размером в 1 слР,,При воздействии турбулентных пульсаций 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 (К=1), как показано на фиг. 4. Тогда электрически преобразователь соответствует лрототипу, сигналы, соответствующие положительным и отрицательным полуволнам четных,мод полностью скомпенсированы (фиг. 2), а нечетных мод, кроме 1-й, ослаблены; для 3-ей моды - в три раза (фцг, 3), для 5-ой моды - в пять раз и т. д. Час. тотная характеристика преобразователя прц измерении турбулентных пульсаций на 1-ом диапазоне определяется 1-ой модой и показана на фиг. 7,На 11-ом диапазоне секции объединяютсяв две группы (ю=2), соединенные последовательно, как показано на фиг. 5, Здесь сигналы, соответствующие положительным и отрицательным полуволцам всех мод, кроме 2-ой, полностью скомпенсировацы. Частотная характеристика прц измерении на 11-ом диапазоне приведена на фцг. 8.На 111-ем диапазоне секции объединяются,как показано на фиг. 6, и частотная характеристика определяется 3-ей модой (фиг. 9).Результирующая характеристика преобразователя приведена ца фиг. 10. Видно, чтопри разделении электродов на шесть изолированных секций (п=б), объединенных в олпу, две и три группы (1= 1, =2, =3), причемвсе секции в каждой группе соединены междусооой параллельно, все нечетные группы сое 2 О динены параллельно, и к ним последовательно подсоедцнены все четные группы, повышается точность измерения (например, на частоте 800 га чувствительность предлагаемогопреобразователя выше чувствительности известного в 7 раз), и увеличивается число частотных диапазонов,Предмет изобретенияПьезоэлектрический преобразователь давления, содержащий пьезоэлемент биморфного типа, электроды которого разделены на п секций, каждая из которых имеет отдельный вывод, отличающийся тем, что, с целью повыЗ 5 шения точности при измерении турбулентныхпульсаций давления, в нем секции, соединенные,между собой параллельно, объединены в К групп, причвм все нечетные группы соединены между сооой параллельно, а к ним после довательно подсоединены все четные группы.гГ ООО )1 ОО ЖЧ Фиг 1,гц2 ОО МОО ООО ООО /ООО 12 ОО 7 ФОО УаОО /БОО 2000Фиг /О Составитель Л. НикиточкинаРедактор С. Хейфиц Техред 3. Тараненко Корректор И. Симкина аз 370/750ЦНИИП и. Харьк, фил. пред. Патент Изд. М 1701осударственного комитет по делам изобретенииМосква, Ж.35, Раушская Тираж 760Совета Министрови открытийнаб., д. 4/5 ПодписноСР