Пьезоэлектрический преобразователь

П И "А."И.И:"Е ЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 781620 оюз Советскикоциалистическии(5) и. с присоедин (23) ПриориОпубли Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(53) УДК 531. 781. .531.787088.8) та оп 72) Авторы изобретени А,И,Трофимов и О,С,Шмито омскийордена Октябрьской Революции и ордена Трудового расного Знамени политехнический институт им,С,М,Кирова,Отделение Р 1 1) Заявитель) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ е относится к технике лектрических величин, лие, давление, ускореможет быть использова" объектов технологичесс управляющими вычисмплексами автоматизием управления,Изобретен измерения неэ таких как уси ние и т,д, и но для связи кого контроля лительными ко рованных сист 5 10 ы пьезоэлектрические прели, в которых пьезоэлемент торцовой поверхностью и возбуждается от гене- и этом измеряемое усилие ется к резонатору 1,Известн образовате соединен с резонатора ратора, пр прикладыва15 20 Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, резонатор, выполненный в виде стержня прямоугольного сечения, два пьезоэлемента, один из которых подключен к генератору, а другой - к измерительному при бору 21 .Недостатком данного устройства является то, что точность его зависит от условий сочленения пьезоэлементов с резонатором, 30 Цель изобретения - повышение точ ости и чувствительности пьезоэлекрического преобразователя,Указанная цель достигается тем, что. в преобразователь введены силопередающий элемент, закрепленный в корпусе, и два волновода, причем на поверхности одной грани резонатора выполнена профилированная часть из двух участков периодической поверхности и заключенного между ними участка полуцилиндрического профиля, а каждый пьезоэлемент укреплен на своем волноводе, сопряженном с резонатором по поверхности, противоположной профилированной части, Резонатор может быть установлен на.ножевые опорй поверхностью с профилированной частью, которая размещена между этими опорами, а силопередающий элемент выполнен с коническим наконечником, контактирующим с поверхностью грани стержня, противоположной грани с про-филированной частью, напротив участка полуцилиндрического профиля, Резонатор может быть выполнен Ч-образной формы, причем его первый конец закреплен на корпусе, а второй связан с силопередающим элементом, при этомпрофилированная часть расположена навнутренней поверхности резонатора,На фиг. 1 схематично: изображеноустройство для измерения усилия; на. Фиг, 2 - устройство для измеренияразности давлений,устройство дляизмерения усилия 5содержит корпус 1, резонатор 2, выполненный в виде стержня прямоугольного сечения, опорная грань которогоимеет два участка периодической поверхности 3 и 4 и полуцилиндрическуювыемку 5, расположенную в центральнойчасти резонатора, перпендикулярно егооси. Волноводы 6 и 7, входящие подуглом эффективного возбуждения к пе риодическим поверхностям, соединены 15своими торцами с излучающим 8 и приемным 9 пьезоэлементами,при этомэлектроды излучающего элемента подключены к генератору, а электродыприемного - к измеритеЛьному"прибору. 2(Силопередающий элемент 10, снабженный коническим наконечником, фиксируется вялой оболочкой 11, защемленной по периферии крышкой 12.устройство для измерения разностидавлений содержит корпус 1 и размещен ные в нем мембранные блоки 2 и 3,центры которых жестко связаны между .собой стяжкой 4,шарнирно соединенной с Одним концом стержня 5, вто"рой конец которого закреплен в корпу- З(се устройства, В местах сопряженияплоских боковых и периодической по верхностей на внеиней грани стержня выполнены волноводы б и 7, торцыкоторых сочленены с двумя пьезоэлементами 8 и 9, один иэ которых подключен к генератору, другойк измерительному прибору, На внутренней поверхности стержня выполнены участкипериодической поверхности 10 и 11, 4 Омежду которыми расположена полуцилиндрическая выемка 12, при этом волноводы ориентированы под углами эффективного возбуждения к периодическимповерхностям.45Устройства работают следующимобразом,Пьезоэлемент, подключенный к генератору, создает в своем волноводепродольные (объемные) акустическиеволны, которые преобразуются на периодической поверхности в поверхностные акустические волны Релея (ПАВ).Распространяясь в поверхностном слоерезонатора ПАВ подвергаются частичному рассеянию на полуцилиндрическойвыемке, в результате чего часть их"энергии отводйтся в приемный волноводй преобразуетсЯ в электрический приемным пьезоэлементом, При нагружениирезонатора возникают деформации -приводящие к изменению геометрии акустического тракта ПАВ, т,е, к изменениюкривизны полуцилиндрической выемки,КоэФфициент прохождения акустическойволной искусственно введенного дефек та резко изменяется, что вызывает иэмененйе уровня выходного сигнала преобразователя.Таким образом, введение .в акустический тракт ПАВ полуцилиндрической выемки, ориентированной перпендикулярно направлению распространения ПАВФ позволяет обеспечить значительный уровень выходного сигнала вследствие малого коэффициента затухания ПАВ на путиот излучателя к приемнику, что характерно для волн Рэлея и сильной зависимости коэффициента прохождения ПАВ от геометрии полуцилиндрической выемки. Таким образом, введение полцилиндрической выемки и практически полная механическая развязка пьезоэлементов и резонатора позволяют повысить точность измерений и чувствительность преобразователя,Формула изобретения1. Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, резонатор,выполненный в виде стержня прямоугольного сечения, и два пьезоэлементаРодин из которых подключен к генератору, а другой - к измерительному прибору, о т л и ч а ь щ и й с я темРчто, с целью повышения точности ичувствительности, в него введены силопередающий элемент, закрепленныйв корпусе, и два волновода, причем наповерхности одной грани резонаторавыполнена профилированная часть издвух участков периодической поверхности и заключенного между нимиучастка полуцилиндрического профиля,а каждый пьезоэлемент укреплен насвоем волноводе, сопряженном с резонатором по поверхности, противоположной профилированной части.2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что резонатор установлен на ножевые опоры поверхностью с профилированной частью,которая размещена между этими опорами, а силопередающий элемент выполнен с конйческим наконечником, контактирующим с поверхностью грани стержня,противоположной грани с профилированной частью, напротив участка полуцилиндрического профиля,3. Преобразователь по п. 1, о т -л и ч а ю ц и й с я тем, что резонатор .выполнен Ч-образной Формы, причем егопервый конец закреплен на корпусе,а второй связан с силопередаюшим элементом, а профилированнай часть расположена на внутренней поверхности резонатора,Источники информации,принятые во внимание при, экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 581393, кл, 6 01 Ь 1/16, 1976.2. Патент Франции Р 2203976,кл, 6 01 1 1/16, 1972 (прототип).781620 Составитель Северинч Техред Е.Гаврылешко Корректор Л.Ива едактор Н.Рогу е нт,Проектная,илиал ППП Ужгоро Закаэ 8115/43 Тираж 1 ВНИИПИ Государственно по делам иэобретеии 113035, Иосква, К019 Подписго комитета СССРй и открытийРауюская наб;, д. 45