Пьезоэлектрический преобразователь

(51)5. Н 04 К 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР 1" 1 1 09ИЗОБРЕТЕНИ ПИСА Т Изобретение относится к контроль- пьезоэлемента и рабочего пьезоэлено-измерительной технике и предназ-мента, инерционное тело установлено . ф начено для контроля работоспособ- на блок пьезоэлементов и кабеля свя" р ности пьезоэлектрических трансфор- ,зи, при этом один из электродовматорных и автомобильных преобразо- " дополнительного пьезоэлемента электвателей, состоящих в большинстве слу- ."рицески соединен. ". выходом преобрачаев из нескольких связанных между зователя, а другой электрод черезсобой пьезоэлементов, например би- локальную часть - с дополнительным а морфный пьезоэлемент, к 6 торые функ-проводом кабепя,ционально являются пьезотрансформато Недостатком данного устройства является то, что его конструкция неИзвестен пьезо кий позволяет проводить контроль работо" преобразователь с корпус; ,способности преобразователя в про- - в котором установ ьезоэле- цессе эксплуатации, не отключая его ментов, состоящий ительного от измерительной системы. эдектричесодержащийлен блок ииз дополн(71) Одесский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРйф 551807, кл. Н 04 К 29/00, 1975.Джагупов Р.Г., Ерофеев А.А. Пьезоэлектрические элементы в приборостроении и автоматике. Л.: Машино-. .строение, 1986, с, 82.(57) Использование: в контрольноизмерительной технике. Сущность изобретения: преобразователь содержит две жестко связанные между собойпьезопластины, между которыми распо 2ложен .заземленный электрод. На свободной поверхности первой пластины размещены два электрода, один из которых является дополнительным, а на свободной поверхности второй пластины один электрод. Дополнительный электрод подклюцен к последовательно соединенным первому выпрямителю, первому фильтру нижних частот и первому делителю напряжения, Кэлектроду, расположенному на свободной поверхности второй пьезопластины, подключены последовательно свя" занные второй выпрямитель, второй фильтр нижних частот и второй делитель напряжения. Один из выходов .каждого из двух делителей напряжения связан с одним из входов каждого из двух компараторов, выходы которых подключены к соответствующим входам логического элемента. 2 ил,3 1748Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяпьезоэлектрический преобразователь,содержащий биморфный пьезоэлемент,пьезоэлементы которого включены в об". ратную связь усилителя, жестко соединены с фольговой подвеской, выступающей по обе стороны пластинки ислужащей в качестве среднего элект-,рода, и частотоиер, подключенный квыходу усилителя,Недостатком данного устройстваяявляется то, что его конструкция непозволяет проводить контроль работо"способности преобразователя в прбцес-:се эксплуатации, не отключая его отизмерительной системы,Целью изобретения является расширение Функциональных возможностейза счет обеспечения контроля работоспособности пьезоэлектрическогопреобразователя в процессе эксплуатации.Поставленная цель достигаетсятем, что известный пьезоэлектрическйй преобразователь, содержащий биморфный пьезоэлемент, пьезоэлементыкоторого включены в обратную связьусилителя, жестко соединены с Фбльго",вой подвеской, выступающей по обестороны пластинки и служащей в качестве среднего электрода "йчасто"томер; снабжен дополнительным электродом, выполненным на первом пьезо-элементе, двумя выпрямителями, двумяфильтрами, двумя делителями напряжения, двумя компараторами и логическим элементом, при этом к дополнительному электроду подключены пос-ледовательно соединенные первыйвыпрямитель, первый фиоьтр и первыйделитель напряжения, а к электродувторого пьезоэлемента подключеныпоследовательно соединенные второйвыпрямитель, второй фильтр и втоРойделитель напряжения.Делителй напряжения соединены свходами компараторов, выходы которых ,подключены к входам логического элемента, выход которого является выхо-.,дом устройства контроля. Отличием предлагаемого преобра" эователя является введение дополни тельНой секций и схемы контроля, что позволяет использовать соотношения двух выходных сигналов, снимае-. мых с вторичных секций пьезоэлектри" 4ческого преобразователя в рабочемрежиме, котороесохраняется постоянным при исправном состоянии пьезо"элемента и изменяется при появлениив нем дефекта. Данный метод контроляпригоден для контроля работоспособности пьезоэлектрических преобраэо"вателей, независимо от. измеряемойфизической величийы и независимоот режима работы (автоколебательныйили режим вынужденных колебаний),На фиг.1 представлена структурнаясхема пьезоэлектрического преобразо"вателя; на фиг,2 - преобразователь.Схема содержит преобразователь .ввиде биморфного прямоугольного пьезоэлемента, состоящего из двух пьезопластин 1 и 2, жестко соединенных 20 с Фольговой подвеской 3, выступающейпо обе стороны пластинкИ и служащейв качестве среднего электрода. Биморный пьезоэлемент включен в об"ратную связь с усилителем 4, часто- ;. 25 томер 5, подключенный к выходу усилителя 4. На пьезоэлементе 1 выделенадополнительная контрольная секция 6.Устройство содержит выпрямители 7 и8, Фильтры 9 и 10 низких частот, 30 делители напряжения КВ =В. В и КтК щ=КК 4 компараторы 11 и 12, логическийэлемент 13.К дополнительному электроду 6подключены последовательно соединенные выпрямитель 7, фильтр 9 и дели-,тель напряжения КК=КтКВ, а к элект-роду второго пьезоэлемента 2 подключены последовательно соединенныевыпрямитель 8, Фильтр 10 и делитель .напряжения КВ =КК 6, Делители напряжения соединены с входом компараторов,31 и 12, выходы которых подклю"чены к входам логического элемента13.45 .Сущность работы преобразователя.заключается в контроле соотношениясигналов, снимаемых с вторичныхсеций пьезотрансформатора (биморфно О го пьезоэлемента), которое являетсясоотношением коэффициента трансфор 1мац.ии К, К между входом и выхоофдами пьезотрайсформатора и опреде.ляется выражением, рассчитанным дляпрямоугольного пьезоэлемента, показанного на Фиг.2 (без учета коэффициента усиления усилителя, так кайего влияние на соотношение сигналов"3 К Ь Ь 2 аС . 10 1где К Е - коэФфициент электромеха- ровал на выходе сигнал логическойнической связи продольного единицы и изменял свое состояниетипа;, . 11 Ф ФФ0 - напряжение, снимаемое с . при) Н+х0 Ч.Па/выходного электрода;О - напряжение, снимаемое сТаким образом, при выполнении усдополнительной секции; : 0р - коэффициент, зависящий от3крепления пьезоэлемента;н ая д бротность 2 О формируют сигнал логической едини(1 - механическая до ротностьцы, подаваемый на вход логическогопьезоэлемента;1элемента 1), и его выходной сигнала - толщина выходного электросоответствует потенциалу логическо-,го нуля.да;на лн тельной сек" 25 При дефектах пьезоэлемента отноции, выбранная произвольно; шение Б/0, изменяется и выходитиз конструктивных соо ранструктивных соббра" за Установленные пРеДелы, что веДетжений; к переключению одного из компарато"ров и появлению на выходе логическол н выходного электрода З 0 го элемента 13 сигнала логическойЪ н ного электрода единицц инйормирующего о дефектеЬ - ши ина выходного электрода, пь зо леСхема контроля работает следующим П Р и и е Р. Соглас о зо р тению был изготовлен макет устройстобразом.ва, в котором использовался преобравторичных секций преобразователей . зователь, выполненный из биморфногопьезоэлемента, состоящего из двух2 и 6, выпрямляются с помощью двухдвухполупериодных выпрямителей и:л ер ных выпрямителей 7 и: продольных пьезопластин поперечно тели напряжения КК 2 и КК подается С 510 м; а = 5 10 4 м; Ьсредневыпрямленное значение сигнала = 1"10 м, Блоки схемы 1 - 4 выпол 0 , делители Р к и Кфа - наны на операционном усилители типасредневыпрямленное значение сигналанемленное значение сигнала . К 140 УДВ. Компаратор выполнен на0 П етелителей К К и К К микросхеме 521 САЗ. Элемент логикивыбираются таким о разом, что ы приб к бразом ч 1 обы при выполнен на микРосхеме К 1 55 ЛИ 1номинальном соотношении сигналовтн шении сигналов Таким образом, предлагаемыйпреобразователь отличается тем, чтоный условием работы) компараторИ б ы к мпаратор 12 Обеспечивает контроль пьезокерамических преобразователей в процессеизмерения, особенно в таких условиях,цы и переходил в состояние логическон вится мень где преобразователь является узломго нуля, если Б/У становится меньсистемавтоматического управления.ше номинального значения на некоторую1 Формула изобретенияю.Величину Ь х 1 то(Н-х . Соот-5Пьезоэлектрическии преобразователь,5 55,содержащим две жестко связанные фмежчвественно параметры делителей КК иду собой пьезопластины, электроды,3 1, В. К должны быть подобраны такчто;один из которых расположен между об"3бы при 02/О =н, компаратор 11 форми"ращенными одна к другой поверхностяИ.Ффентал Коррект ова Панч Е,Лиси еlв е евее ее 1 ее ее е ве е е в евее е ее е вв дписноеоткрытйя , д. 4/5 Заказ 2513 ВНИИПИ Государ Тираж енного комитета по изо 13035, Иосква, 3-35, Р П етениям ушская наи ееввве оиэводственно-и ателъский комбинат "Патент", . г в Ужгород, ул. Гагарина,.101 с:1748292 8 ми пьезопластин и заземлен, а два дру-ледовательно соединенные, первый выпгие - на свободных поверхностях пьезо- рямитель, первый фильтр нижних частот пластин, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, и первый делйтель напряжения, к с цельЮ расширения функциоральйых электроду, расположенному на свобод . возможностей за счет обеспеченияной поверхности второй йьезопластины, контроля работоспособности преобразо"подключены последовательйо связанные вателя в процессе эксплуатации, в не- второй выпрямитель, второй фильтр нижго введены дополнительнйй электрод, :, них частот и второй делитель напряразмещенный на незанятой основным1 О . жейияв, а один йз выходов каждого из. электродом свободной поверхности .делителей напряженйя связан с однимпервой пьезопластины, два выпрямите- , из входов каждого из комйараторов, ля, два фильтра нижних частот, двавыходы которых подключены к соотделителя напряжения, два комйаратораветствующим входам логического эле. и логический элемент, причем к дойч мента. .Нительному электроду подключены пос