Пьезоэлектрический резонатор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 11980250 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 230681 (2 т ) 3309673/18-23 рц М.3 в.з Н 03 Н 9/00 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 07,1282., Бюллетень Йо 45 33) УДК 621,372, .412 (088;8) Дата опубликования описания 07.1232 езнодорожн 71) Заявител евский инсти У инженеровнспорта ЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТО 4) П с 2 2 Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к стабилизации и управлению частоты при помощи пьезоэлектрических резонаторов, мажет использоваться в различных устройствах радиотехники, автоматики, измерительной техники и приборостроения.Известно пьезоэлектрическое устройство, содержащее корпус с размещенным в нем пьезоэлементом,тепловую трубку и термопереключатель 1 .Недостатком этого устройства является невозможность плавного изменения регулируемой частоты в широком диапазоне с неизмененной стабильностью.Наиболее близким по технической ущности к предлагаемому является акустическое устройство, содержащее две герметичные камеры, заполненные газовой смесью с низким удельным волновым сопротивлением, одна из которых закреплена на дополнительном пьезо- . элементе, соединенном через биметаллическую пластину со стаканом, а другая - на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещается соленоид, соединенный с источником управляющего сигнала, причем пьезоэлементы закреплены .в герметичных камерах и выполнены в виде вогнутых.дисков, обращенных друг к другу вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снаб жены эластичными мембранами 2)Недостатком этого устройства является то, что пьезоэлементы в виде вогнутых дисков постоянной толщины имеют низкую добротность колебаний в силу того, что амплитуда колебаний по диаметру имеет величину, сравнимую с амплитудой колебаний в центре пьезоэлементов и в местах закреплений возникают значительные потери энергии пьезоэлементами, которые на один-два порядка превышают потери в жидкости. Это приводит к значительному снижению добротности колебаний системы.0 Цель изобретения - повышение добротности устройства.Поставленная цель достигается темчто в пьезоэлектрическом резонаторе, содержащем размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные камеры, одна нэ которых закреплена на одном пьезоэлементе, соединенном через биметаллическую пластину со стаканом, а другая - на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещен соленоид, соединенныйс источником управляющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреплены в герметичных камерах и обращены друг к другу вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены элас тичными мембранами, второй и третий пьезоэлементы выполнены в виде линз с различной кривизной вогнутой и выпуклой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны из соотношения 10г( Ч 2/3Чгде Ч, Ч 2 - скорость звука в материале линзы и в средемежду ними соответственно;.и - толщина линзы в центре 121 - расстояние между линзами в центре.20Если параметры линз рассчитать по полученной формуле, то радиусы каустик в пьезоэлементах и жидкости становятся равными, потери системы зна." чительно уменьшаются.На чертеже изображен пьезоэлектрический резонатор, общий вид.Резонатор содержит два пьезоэлемента 1 и 2, выполненные в виде вогнуто-выпуклых линз с радиусами кривизны различной величины, резонансную камеру 3, третий пьезоэлемент 4, соленоид 5, ферромагнитную мембрану 6, эластичные мембраны 7-10, биметаллическую пластину 11, герметичные камеры 12 и 13, заполненные газовой 35 смесью с низким удельным волновым сопротивлением, защитный кожух 14, стакан 15, корпус 16.Устройство работает следующим образом. 40При подаче напряжения на электроды пьезоэлементов 1 и 2 в резонансной камере 3 устанавливаются ультразвуковые стоячие волны с частотой, определяемой собственными частотами этих пьезоэлементов, и расстоянием между ними. При уменьшении расстояния между пьезоэлементами 1 и 2 длина ультразвуковой стоячей волны уменьшается, а при увеличении расстояния длина .Ультразвуковой стоячей волны в резонансной камере 3 увеличивается, в результате чего можно перестраивать собственную частоту пьезоэлектрического резонатораПри подаче управляющего напряжения на электроды пьезоэлемента 4 он вместе с герметичной камерой 12 начинает колебаться с соответствии с управляющим. напряжением О, что позволяет осуществлять частотную модуляцию резонансной частоты устройства, так как из-за этих колебаний меняется расстояние между пьезоэлементами 1 и 2. При подаче управляющего на,пряжения пьезоэлемент 4 позволяет 6,дсуществлять высокочастотную модуляцию сигнала.Низкочастотная модуляция осуществляется при подаче управляющего напряжения 02 на соленоид 5, под дейст-,вием которого ферромагнитная мембрана6 колеблется вместе с герметичной камерой 13, что приводит к изменениюрасстояния между пьезоэлементами 1 и2. Эластичные мембраны 7 и 10 выравнивают давлейие в равных объемах, чтоисключает деформациюпьезоэлементов,1 и 2 от изменения давления внутрирезонансной камеры 3 и, как следствиеэтого, приводит к стабилизации работывсего устройства.Биметаллическая пластина 11 в зависимости от температуры окружающейсреды перемещает пьезоэлемент 2 отно-сительно пьезоэлемента 1, компенсируятемпературный коэффициент скоростиультразвука среды в резонансной камере 3, Резонансная камера 3 может бытьзаполнена как газом, так и жидкостью,при этом использование .в резонанснойкамере в качестве жидкостной средытермокомпенсирующей жидкости позволяет не учитывать погрешность ухода резонансной частоты от температуры.Предлагаемое акустическое устройство с пьезоэлементами из выпукло-вогнутых линз позволяет ло сравнению сизвестными повысить на порядок добротность акустических колебаний в системе, довести значение добротностидо 3 10, что особенно важно для час.тот близких к резонансным частотампьезоэлементов,Формула изобретенияПьезоэлектрический резонатор, содержащий размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные камеры, одна из которых закреплена на одном пьезоэлементе, соединенном че" рез биметаллическую пластйну со стаканом, а другая - на Ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещен соленоид, соединенный с источником управляющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреплены в герметичных камерах и обращены один к другому вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, ста" кан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами, о т л и ч а ю " щ и й д я тем, что, с целью повышения добротности, второй и третий пьезоэлементы выполнены в виде линз с различной кривизной вогнутой и выпук" лой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны йз соотношенияИЗ- : 1+г 2 2 Ч 2980250 Составитель Н. ЧистякоТехред Е.Харитончик Редактор П, И аре ктор Н. Буряк аказ 9379/46ВНИИПИ Го Тираж 959 ственного комитета ССС изобретений и открытийЖ, Раушская наб.,дписное да ам кв 4/ 13035, М ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная где 7, Ч - скорости звука в материале линзы и. в среде между ними соответственно 1И - толщина линзы в центре;28 - расстояние между линзами в центре. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 545069, кл. Н 03 Н 9/18, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 9 696593, кл. Н 03 Н 9/00, 1978.(про тотип).