П’єзоелектричний перетворювач механічних величин

П'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з електродами і узгоджуючий підсилювач напруги, вхід і вихід якого підключені до електродів п'єзоелемента, який від різняється тим, що п'єзоелемент виконаний у вигляді прямокутного паралелепіпеда з шістьома електродами, що розташовані на протилежних гранях п'єзоелемента, перетворювач має другий узгоджуючий підсилювач напруги, вхід і вихід першого підсилювача підключені до електродів, що розташовані на гранях, котрі перпендикулярні вектору поляризації Р, третій і четвертий електроди розташовані на гранях, що перпендикулярні вектору поляризації Р і підключені до входу та виходу другого узгоджуючого підсилювача напруги, а п'ятий і шостий електрод підключені до загального проводу схеми. Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, і може бути використана для вимірювання механічних величин. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент Із трьома електродами, узгоджуючі підсилювачі заряду і підсилювач напруги [див Патент України №34316 A, G01L1/16, G01P15/09, 2001 №1]. Недоліком його є нелінійність амплітудночастотної характеристики (АЧХ). Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з чотирма електродами та узгоджуючий підсилювач, вхід та вихід якого підключені до електродів п'єзоелемента [див. Патент №61268 A, G01L1/16, G01P15/09]. Зазначений перетворювач найбільш близький по технічній сутності і обраний в якості прототипу. Недоліком його є порівняно висока похибка вимірювання та нелінійність АЧХ. В основу корисної' моделі поставлена задача вдосконалення перетворювача шляхом введення двох ланцюгів від'ємного зворотного зв'язку таким чином, щоб забезпечувався кут між вектором поляризації і векторами вхідного і вихідного сигналу і сигналів зворотного зв'язку. Останнє забезпечується відповідним підключенням підсилювачів до електродів на п'єзоелементі. Перетворювач містить п'єзоелемент з електродами і узгоджуючий підсилювач напруги, вхід і вихід якого підключені до електродів п єзоелемента. Пропонований перетворювач відрізняється від прототипу тим, що п'єзоелемент виконаний у вигляді прямокутного паралелепіпеда з шістьома електродами, що розташовані на протилежних гранях п'єзоелемента, перетворювач має другий узгоджуючий підсилювач напруги, вхід і вихід першого підсилювача підключені до електродів, що розташовані на гранях, котрі перпендикулярні вектору поляризації Р, третій і четвертий електроди розташовані на гранях, що перпендикулярні вектору поляризації Р і підключені до входу та виходу другого узгоджуючого підсилювача напруги, а п'ятий і шостий електрод підключені до загального проводу схеми. Технічним результатом винаходу, що заявляється, є підвищення лінійності АЧХ та зменшення похибки вимірювання. Винахід пояснюється кресленням, де зображений перетворювач, що містить п'єзоелемент 1 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з електродами 2, 3, 4, 5, 6, 7, два узгоджуючих підсилювача 8, 9. Вхід 10 підсилювача 8 підключений до електрода 2, а вихід 11 до електрода 3, які перпендикулярні вектору поляризації Р Вхід 12 підсилювача 9 підключений до електрода 4, а вихід 13 до електрода 5. Загальний провід схеми підключений до електродів 6, 7. Електроди 2, 3, 4, 5, 6, 7 між собою не з'єднані. Перетворювач працює наступним чином. При СО ю со 6156 дії' на п'єзоелемент 1 механічних величин (наприклад, сили F) на електродах 2, 4 виникає електричний заряд і електрична напруга, яка поступає на входи 10 і 12 узгоджуючих підсилювачів 8 і 9 Підсилена напруга з виходів 11 і 13 підсилювачів 8 і 9 поступає на електроди 3 і 5 Коефіцієнти підсилювача 8 і 9 підібрані таким чином, щоб виконувалась умова к р = 1, де р - коефіцієнт передачі в ланцюгу зворотного зв'язку (ці коефіцієнти для кожного ланцюга різні). Як відомо [див. патенти України №34316 А, G01L1/16, G01P15/09, 2001, №1], при цій умові забезпечується лінеаризація АЧХ та зменшується похибка вимірювання. Окрім цього, використання перетворювача в режимі, коли напруженість електричного поля вхі Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко дного сигналу знаходиться під кутом до вектора поля поляризації Р, дозволяє ще більше зменшити нелінійність АЧХ і похибку вимірювання. Це пов'язано також з тим, що електроди розташовані таким чином, що поле зворотного зв'язку пронизує практично увесь об'єм п'єзоелемента Приклад практичного використання. Був виготовлений перетворювач із п'єзоелемента із п'єзокераміки ЦТС-19 розмірами 10х10х40мм з електродами, що розташовані і підключені до підсилювача відповідно до креслення. Підсилювачі зібрані на мікросхемах К140 УД8 Як показали досліди, похибка вимірювання зменшилась у порівнянні з прототипом на 0,3%, а нелінійність- на 0,6дБ. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ-42, 01601