Пьезоэлектрический преобразователь

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 04.12,80 по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Харьковский авиационный институт(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится,к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для измерения механических усилий и температуры.Известны пьезоэлектрические преобразователи, содержащие два,резонатора и:два автогенератора, 1 включенные по дифференциальной схеме 1 Ц.Недостатком таких преобразователей является возможность измерения лишь од- ного параметра, например либо температуры, либо механических усилий,Известен также пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, укрепленных на торцовых выступах упругого кольца и подключенных к двум автогенераторам ,2.Недостатком его является низкая частота при использовании его для одновременного измерения температуры и механичесиих усилий.Целью изобретения является повышение точности при одновременном измерении температуры и механических усилий.Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, укрепленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, снабжен двумя преобразователями частота-код, вычислительным блоком и запоминающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены ко входам преобразователей частота-код, выходы .которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с запоминающим устройством.Кроме того, для улучшения линейности и повышения крутизны преобразования использовать в качестве пьезорезонаторов пьезокристаллы с Х,С-срезом.На чертеже показана структурная схема предложенного преобразователя.Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1 с пьезокварцевыми резонаторами 2 и д, подключенными к автогенераторам 4 и 5, выходы которых подключены ко входам преобразователей частота-,код б и 7, соединенных с вычислительным блоком 8, связанным с запоминающим устройством 9.Упругий элемент находится под воздействием силового и температурного полей. На торцовых поверхностях упругого элемента укреплены пьезокварцевые резонаторы 2 и 3, кристаллографические оои которых ориентированы так, что угол приложения силы относительно оси 2 для одного резонатора, равен 30, а для другого 120.Частоты генерации автогенераторов 4 и б определяются следующим образом:где К 11 Кг 1 - ,коэффициенты преобразования по температуре; К 1 г, К - коэффициенты преобразования по силе; 1, Р - измеряемая температура иИзвестно, что наибольшая точность,решения этой системы уравнений достигается при выполнениями условия К 1 К, =- - К 1 Р КР,Отсюда следует, что один,из,коэффициентов преобразования должен иметь обратный знак по сравнению с другими, кроме того, коэффициенты К и Кг должны быть близки по величине .или по меньшей мере соизмеримы. Обычно используемые,резонаторы АТ-среза не могут быть применены,в предлагаемом устройстве.С целью обеспечения высокой л 1 инейности и крутизны преобразования температурно-частотной и сйло-частотной характеристик применены резонаторы ЕС-среза, имеющие при оговоренной выше ориентации Ки = К =185 Гиград, К 1 р =77 ГиН, %г = - 120 Ги,(Н.Сигналы с выходов автогенераторов 4 и й поступают на входы преобразователей частота-код 6 1 и 7 соответственно, на выходе которых приобретают цифровую форму У 1 = й 1 Х 1+012 Х 2,у 2 и 21 х 1+ иагх,У=АХ,или где У - вектОр сигнала;Х - вектор параметров;А - матрица коэффициентов силовойи температурной чувствительности. 4С выходов преобразователей,б и 7,сигналы поступают на вычислительный блок 8, решающий эту систему уравнений следующим образом5Х =.А - Х,где А -- матрица, оратная матрице А.В вычислительном устройстве 8 происО ходит перемножение вектора сигнала 1 наобратную матрицу,коэффициентов А-, вызываемую из запоминающего устройства 9,В результате решения уравнения получается оценка одновременно действующих15 на чувствительный элемент температуры1 ф и силы Еф,Предлагаемый преобразователь,позволяет проводить одновременные измерениятемпературы и механических усилий с до 20 статочно высокой точностью.Формула изобретенияПьезоэлектрический преобразователь,25 содЕржащий два пьезорезонатора, укрепленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, о т л и ч а ющ,ий ся тем, что, с целью повышения точности при одновременном измерении тем 30 пературы и механических усилий, он снабжен двумя преобразователями частотакод, вычислительным блоком и запоминающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены ко входам преобра 55 зователей частота-код, выходы которыхподключены к вычислительному блоку,соединенному с запоминающим устройством,40 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР451927, кл. С 1 01 1. 1/16, 1973.2, Авторское свидетельство СССР45558189, кл, С 1 01 1. 908, 1975.777482 Составитель Ю. АндрияновТехред И. Заболотнова Корректор И, Осиновска филиппов кт аказ 1471НПО сПои 44 Изд.539 Тираж 729Государственного комитета СССР по делам изобре113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб д. 4/5 ип. Харьк. фил. пред. Патент Подписное ий и открыт и