Пьезоэлектрический преобразователь

О П И С А Н И Е пц 571 О 16ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик) 2328879/10 Заявлено 01,03.76 ( с присоединением з явкиосударственныи комите Приоритет ликовано 30,08 Совета Министров СС по делам изобретени) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ия - миниатюризация измерительных преобр ие их помехозащищенн ся тем, что согласующив полости, выполненн аружные электроды ко поверхности преобразо а внутренние - соедин ектродом согласующего пье- зоваости, и успой в орых ватеены сусиЦель изобретензоэлектрическихтелей и повышенЦель достигаетлитель размещенпьезоэлементах, ннанесены по всейля и заземлены,1 ПРавляющим эллителя.На фиг. 1 сэлектрический прразрезе; на фиг,хематично изображен пье еобразователь, общий вид 2 - то же, вид сверху. Изобретение относится к области измерительных преобразований.Известны методы измерения механических величин: ускорений, давлений, сил, перемещений и деформаций, осуществляемые с по мощью измерительных преобразователей, наибольшее распространение среди которых получили пьезоэлектрические измерительные преобразователи, характеризуемые широким амплитудно-частотным диапазоном, высокой 10 чувствительностью и миниатюрностью.Все пьезоэлектрические преобразователи требуют согласования их высокого внутреннего сопротивления с низким входным сопротивлением регистрирующих устройств, что 15 является их основным недостатком. Для устранения этого недостатка в измерительный тракт между измерительным преобразователем и регистратором вводят промежуточные согласующие усилители. 2011 аиболес близким по технической сущности к предложенному является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий чувствительные пьезоэлементы с электродами и согласующий усилитель. Электроды пьезоэле ментов соединены посредством проводников с входом согласующего усилителя внутри корпуса. Согласующий усилитель представляет собой истоковый эмиттерный повторитель, собранный на полевом и обычном транзисторах. ЗО Такое техническое решение позволяет приблизить согласующий усилитель к чувствительным пьезоэлементам и тем самым свести соединительный кабель к минимуму. В результате этого снижается выходное сопротивление измерительного преобразователя до нескольких сотен Ом и одновременно повышается его чувствительность.Однако введение транзисторов в корпус измерительного преобразователя увеличивает его габариты, что является нежелательным в микромасштабных экспериментах; выполнение наружных электродов лишь на части пьезоэлемента делает его чувствительным к неизмеряемым внешним воздействиям: влажности, электромагнитным и другого рода полям.Пьезоэлектрический преобразоватсль содержит чувствительные пьезоэлементы 1, согласующий усилитель 2, полость 3, в которой установлен согласующий усилитель 2, наружные электроды 4, нанесенные на всю поверхность пьезоэлектрического преобразователя и соединенные с нулевым проводом согласующего усилителя; внутренние электроды 5, соединенные непосредственно с управляющим электродом согласующего усилителя; диэлектрик 6, разделяющий электроды 4 и 5. Проводники 7 - 10 служат для подачи напряжения питания на согласующий усилитель и съема сигнала с него, Согласующий усилитель 2 может быть выполнен по схеме истокового повторителя на бескорпусном полевом транзисторе и пленочных микрорезисторах.Устройство работает следующим образом, При деформации пьезоэлектрического преобразователя пьезоэлементы 1 генерируют электрический заряд, Таким образом возникает напряжение, обратно пропорциональное емкости пьезоэлементов и входной емкости согласующего усилителя 2. Поскольку соединительный кабель между пьезоэлементами и согласующим усилителем отсутствует, то пьезоэлектрический преобразователь способен развивать достаточно высокий полезный сигнал. Это особенно важно при использовании пьезокварцевых элементов, которые отличаются высокой стабильностью и малой собственной емкостью. Наружные электроды 4 полностью экранируют чувствительные пьезоэлементы и согласующий усилитель от электромагнитных помех и обеспечивают герметичность пьезо электрического преобразователя. Сигнал с выхода пьезоэлектрического преобразователя через проводники 7 и 8 поступает по кабелю на регистрирующее устройство, Благодаря низкому выходному сопортивлению пьезоэлек трический преобразователь не чувствителен ккабельным помехам и поэтому может быть расположен на любом расстоянии от регистратора без какого-либо промежуточного согласующего устройства.15 Изобретение открывает возможности конструирования высокостабильных и помехозащищенных пьезопреобразователей для измерения различных механических величин.Ф ор мул а изобретенияПьезоэлектрический преобразователь, содержащий чувствительные пьезоэлементы с электродами и согласующий усилитель, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью миниатю ризации и повышения помехозащищенности,согласующий усилитель размещен в полости, выполненной в пьезоэлементах, наружные электроды которых нанесены по всей поверхности преобразователя и заземлены, а внут ренние - соединены с управляющим электродом согласующего усилителя.Составитель Е. Лртамонова Техред И, Карандашова Редактор Т. Горячева Корректор Е. Хмелева Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1979/8 Изд. М 707 Тираж 818 Ц 1 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская паб., д. 4/5