П’єзоелектричний перетворювач механічних величин

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний в промисловості й лабораторній практиці для вимірювання механічних величин. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з двома електродами та узгоджуючий підсилювач, причому електроди п'єзоелементу підключені до входу та ви ходу підсилювача (див. Патент України №34319 А, G01L1/16, G01P15/09, 2001, №1). Недоліком цього перетворювача є порівняно вузький частотний діапазон. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, який містить узгоджувальний підсилювач та п'єзоелемент з двома електродами і резистор, які включені в ланцюг негативного зворотного зв'язку підсилювача, причому електроди п'єзоелементу підключені до входу та ви ходу підсилювача (див. Заявку на винахід №2002119267 від 21.11.2002, G01L1/16, G01P15/09). Зазначений перетворювач найбільш близький за технічною сутністю та обраний в якості прототипу. Недоліком цього перетворювача є порівняно вузький частотний діапазон. В основу винаходу покладена задача розширення робочого діапазону частот шляхом вибору місця розташування електродів на поверхні п'єзоелементу, а також підключення еквівалентного RC - кола до входу узгоджувального підсилювача та загального проводу схеми. Перетворювач, що заявляється містить п'єзоелемент з двома електродами та узгоджувальний підсилювач. Перетворювач відрізняється тим, що п'єзоелемент виконаний у вигляді диску, поляризованого по товщині, оснащений ще двома електродами, всі електроди виконані у вигляді напівдисків, розташованих по два на торцьових поверхнях п'єзоелементу таким чином, що кожний електрод на другій торцьовій поверхні є проекцією електрода на першій поверхні, два електроди на одній поверхні п'єзоелементу з'єднані із входом та виходом узгоджувального підсилювача. Перетворювач також обладнаний RC - колом, причому резистор R дорівнює активному опору на резонансній частоті між електродами п'єзоелементу, які підключені до входу та ви ходу узгоджуючого підсилювача, а ємність С - відповідно ємності між цими ж електродами. Усі перераховані ознаки є необхідними та достатніми для досягнення технічного результату. Технічним результатом винаходу є розширення робочого діапазону частот. Винахід пояснюється кресленнями, де: на фіг.1 показана електрична схема перетворювача, що заявляється; на фіг.2 - розташування електродів на торцьовій поверхні п'єзоелементу; на фіг.3 зображена амплітудно-частотна характеристика перетворювача (крива 1 - АЧХ прототипу; крива 2 АЧХ перетворювача, що заявляється). П'єзоелектричний перетворювач механічних величин (фіг.1) містить п'єзоелемент 1, виконаний у вигляді диска, поляризованого по товщині, з чотирма електродами 2, 3, 4, 5 у вигляді напівдисків (фіг.2), а також узгоджувальний підсилювач 6, причому електроди 2, 3 з'єднані із входом 7 та виходом 8 підсилювача відповідно. Перетворювач містить також RC - коло, з'єднаний із входом узгоджувального підсилювача та загальним проводом схеми. Перетворювач працює наступним чином. Механічний вплив F (сила, тиск, прискорення та ін.) створює на електродах 2, 3, 4, 5 п'єзоелементу 1 електричну напругу, яка підсилюється узгоджувальним підсилювачем 6. Виконання електродів у вигляді напівдисків та розташування їх на торцьових поверхнях п'єзоелементу так, як це показано на фіг.2, призводить до лінеаризації амплітудно-частотної характеристики перетворювача, тобто до розширення робочого діапазону частот, при цьому підвищується чутливість перетворювача. Вектор напруженості електричного поля вихідного сигналу створює з вектором поляризації Ρ кут a, причому 0°