П’єзоелектричний перетворювач механічних величин

П'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з чотирма електродами і узгоджуючий підсилювач напруги, вхід і вихід якого підключені до електродів п'єзоелемента, який відрізняється тим, що п'єзоелемент ви конаним у вигляді прямокутного паралелепіпеда з 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, які паралельні вектору поляризації Р, третій і четвертий електроди розташовані на гранях, що перпендикулярні вектору поляризації Р, третій електрод розділений на дві частини, до однієї' із яких підключений вхід другого узгоджуючого підсилювача напруги, а до другої частини - вихід, а до четвертого електрода підключений загальний провід 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, G011/16, G01P15/09]. Зазначений перетворювач найбільш близький по технічній сутності і обраний в якості прототипу. Недоліком його є порівняно висока похибка вимірювання та нелінійність амплітудно-частотно і характеристики В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення перетворювача шляхом введення двох ланцюгів від'ємного зворотного зв'язку таким чином, щоб забезпечувався куг між вектором поляризації і векторами вхідного і вихідного сигналу і сигналів зворотного зв'язку. Останнє забезпечується відповідним підключенням підсилювачів до електродів на п'єзоелементі. Це дозволяє змен шити нелінійність АЧХ та похибку вимірювання. Перетворювач містить п'єзоелемент з чотирма 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 чотирма 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, які паралельні вектору поляризації Р, третій і четвертий електрод розташовані на гранях, що перпендикулярні вектору поляризації Р, третій електрод розділений на дві частини, до однієї із яких підключений вхід другого узгоджуючого підсилювача напруги, а до другої частини - вихід, а до четвертого електроду підключений загальний провід схеми. Технічним результатом корисної моделі, що з'являється є підвищення лінійності амплітудночастотної характеристики та зменшення похибки вимірювання Перетворювач містить п'єзоелемент 1 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з електродами 2, 3, 4, 5, два узгоджуючих підсилювача 6, 7. Електрод 4 розділений на дві частини 8 і 9. Вхід 10 підсилювача 6 підключений до електрода 2, а вихід Ю (0 О> 6157 11 до електрода 3, які паралельні вектору поляризації Р. Вхід 12 та вихід ІЗ підсилювача 7 підключені до частин 8, 9 електрода 4. Загальний провід схеми підключений до електрода 5, (Фіг). Перетворювач працює наступним чином. При дм на п'єзоелемент 1 механічних величин (наприклад, сили F) на електродах 2, 8 виникає електричний заряд і електрична напруга, яка поступає на входи 10 і 12 узгоджуючих підсилювачів 6 і 7. Підсилена напруга з виходів 11 і 13 підсилювачів 6 і 7 поступає на електроди 3 і Э. Коефіцієнти підсилювача 6 і 7 підібрані таким чином, щоб виконувалась умова k (3=1, де Э - 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 вхідного сигналу знаходиться під кутом до вектора поля поляризації Р, дозволяє ще більше зменшити нелінійність АЧХ і зменшити похибку вимірювання. Це пов'язано також з тим, що електроди розташовані таким чином, що поле зворотного зв'язку пронизує практично весь 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 Фіг. Підсилювачі зібрані на мікросхемах К140 УД8. Як показали досліди похибка вимірювання зменшилась у порівнянні з прототипом на 0,4%, а нелінійність - на 0,8дБ. ІЛ \\ \ \УА f / ; / \ ¥ 1 // / 13 .8 Ш/ 1 Фіг. Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко 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