Устройство для измерения параметров пьезоэлектрических элементов

(53) 620.1 ОСУДАРСТВЕННЪЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ОПИСАНИ А ВТОРИЧНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к техникеультразвуковых измерений и может быть использовано для измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь пьезоэлектрических элементов. Цель изобретения - повыщениебыстродействия за счет автоматизациипроцесса измерения, Контролируемыйпьезоэлектрический элемент 6 устанавливают в держатель 5 автоматическогомоста, содержащего генератор 1 пере"менного напряжения. Балансировка моста осуществляется автоматически засчет обратной связи реализуемой спомощью Формирователя 7 сигнала раэбаланса, По сигналам, снимаемым с ди"агоналей моста с помощью амплитудныхдетекторов 8 и 9 и схемы обработкисигналов, осуществляется вычислениеемкости и тангенса угла диэлектрических потерь контролируемого пьезоэлемента, 2 ил,(3) 129533Изобретение относится к технике ультразвуковых измерений и может быть использовано для измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь пьезоэлектрических элементов н процессе их производства или н производстве ультразвуковой аппаратурыЦель изобретения - повышение бьк.тродействия за счет автоматизации процесса измерения. ОНа Фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на Фиг,2 - векторная диаграмма мостовой схемы устройстваустройство для измерения парамет рон пьезоэлектрических элементов содержит последовательно соединенные генератор 1 переменного напряжения и мостовую схему, состоящую из постоянного 2 и переменного 3 резисто ров и эталонного конденсатора 4 и держателя 5, предназначенного для закрепления в нем исследуемого пьезоэлектрического элемента б, подключен 25 ныи к диагонали моста Формирователь 7 сигнала разбаланса, выход которого соединен с управляющим входом переФгенного резистора 3, подключейный к выходу генератора 1 переменного нап- ряжения первый амплитудный детектор 8, подключенные к общей точке резисторов 2 и 3 моста последовательно соединенные амплитудный детектор 9 элемент 10 вычитания второй вход которого соединен с вьгходом первого 35 амплитудного детектора 8; первый делитель 11, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора 8, и второй делитель 12,. выход которого служит первым выходом го 13 устройства, подключенный к выходу второго амплитудного детектора 9 третий делитель 14, второй вход которого соединен с выходом элемента 10 вычитания, а выход служит вторым выходом 15 устройства, и четвертый делитель 16, первый вход которого подключен к выходу Формирователя 7 сигнала разбаланса моста, второй нход - к выходу второго амплитудного детек тора 9, а выход - к второму нходу второго делителя 2,На первый выход 13 устройства поступает информация о величине емкости контролируемого пьезоэлектрического элемента 6, на второй выход 15 - о величине тангенса угла диэлектрических потерь пьезоэлектрического 1 2элемента 6. Узлы 17 - 20 моста навекторной диаграмме (фиг2) соотнетствуют точкам .А, С, В и Е, ВекторамиБ, Бэ, Б 4 и 1: обозначены напряжения на, элементах 2 - 4 и 6, Напряжение на пьезоэлектрическом элементе бсостоит аз активной Ц и емкостнойкЦсоставляющих, Вектор Н - напряжение разбаланса моста,Устройство работает следующим образом,Напряжение генератора 1 поступаетна мостовую схему 2-6, Амплитуднымидетекторами 8 и 9 вырабатываются напряжения, пропорциональные соответственно векторам ( +Ц ) и Н . Формирователь 7 сигнала разбаланса вырабатывает напряжение, пропорциональное напряжению разбаланса моста Бркоторое воздействует на переменныйрезистор 3, настраивая его сопротинление на минимум напряжения разбаланса моста Бр. Этому случаю соответствует прямой угол между векторами Бриили д , (Фиг,2), откуда вытекает, что ВУ = АВ, а из треугольниковАВС и АВК следуеттак как й 88 для пьезокерамики мал (Р = С,01 - 01 Рад) э 1,),. л. 1, (В 2 + 1, ) е 1 сх Все (В + З ) Напряжение, пропорциональное (Вт + Цз) - 0 з вырабатывается элементом 10 вычитания. Делитель 11 нырабатывает сигнал, пропорциональный Яа + 1-)т целитель 16 - еитНВз)знал, пропорциональный - , Эти дваБр сигнала делятся перный на второй вделителе 12, выходной сигнал которого согласно (3) пропорционален Сдам,,Целитель 14 депит циональный (11 + 11) Из фиг,2 следует, 11 сх Яг + 1 э)х н 11 1.1 5 1 н Таким образом, на втором выходе15 устройства получают информацию оемкости Г пьезоэлектрического элемента б, устанавливаемого в держа- Ютель 5,Изобретение обеспечивает автоматизированный режим измерения параметров пьезоэлектрических элементов,повьпцение быстродействия, Отпадает 15необходимость знать точное значениесопротивления резистора 3,. Один контакт переменного резистора 3 и держатель пьезоэлектрического элемента,заземлены, что упрощает реализацию 20устройства,Ф о р м у л а изобретения Устройство для измерения параметров пьезоэлектрических элементов, содержащее последовательно соединенные генератор переменного напряжения и мостовую схему, состоящую из постоянного и переменного резисторов и эталонного конденсатора и держателя, предназначенного для закрепления в нем исследуемого пьезоэлектрическогоэлемента, подключенный к диагоналимоста формирователь сигнала разбаланса, выход которого соединен с управляющим входом переменного резистора,отличающееся тем, что,с целью повьшения быстродействия засчет автоматизации процесса измерения, оно снабжено подключенным к выходу генератора переменного напряжения первым амплитудным детектором,подключенными к общей точке резисторов моста последовательно соединенными вторым амплитудным детектором,элементом вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, первым делителем, второй вход которого соединенс выходом первого амплитудного детектора, и вторым делителем, выход которого служит первым выходом устройства, подключенным к выходу второго амплитудного детектора, третьим делителем, второй вход которого соединенс выходом элемента вычитания, а выходслужит вторым выходом устройства, ичетвертым делителем, первый вход которого подключен к выходу формирователя сигнала разбаланса моста, второйвход - к выходу второго амплитудногодетектора, а выход - к второму входувторого делителя,1295331МсчСоставитель Г, МаксимочкинРедактор О, Бугир, Техред В.Кравчук Корректор А, Зимокосов Заказ 613/52 Тираж 777 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4