П’єзоелектричний перетворювач механічних величин
Номер патенту: 70274
Опубліковано: 15.09.2004
Автори: Шарапов Валерій Михайлович, Мусієнко Максим Павлович
Формула / Реферат
П'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент у вигляді прямокутної пластини, поляризований по товщині, із двома електродами, причому механічний вплив здійснюється до основ пластини, який відрізняється тим, що електроди нанесені на протилежні бічні грані пластини.
Текст
Винахід належить до вимірювальної техніки і може бути використаний в промисловості та лабораторній практиці для вимірювання механічних величин. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент у формі прямокутного паралелепіпеда з двома електродами, причому механічний вплив здійснюється на поверхні п'єзоелемента, де нанесені електроди (див. Левшина Е.С., Новицкий П В. Электрические измерения неэлектрических величин. Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ле-нингр. отд-ние, 1983, стор. 110, рис. 6-2). Недоліком цього перетворювача є порівняно вузький частотний діапазон. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент у вигляді прямокутної пластини, поляризований по товщині, із двома електродами, які нанесені на основи пластини, причому механічний вплив прикладається до основ пластини (див. Джагупов Р.Г., Ерофеев А.А. Пьезоэлектронные устройства вычислительной техники, систем контроля и управления. Спр. - СПб, Политехника, 1994, стор. 70, рис. 2.5,а). Недоліком цього перетворювача є порівняно вузький частотний діапазон. Зазначений перетворювач найбільш близький по технічній сутності й обраний в якості прототипу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного перетворювача механічних величин шляхом зміни розташування електродів, що дозволяє розширити робочий діапазон частот перетворювача. Перетворювач, що заявляється, містить п'єзоелемент у вигляді прямокутної пластини, поляризований по товщині, із двома електродами, причому механічний вплив прикладається до основ пластини. Перетворювач відрізняється тим, що електроди нанесені на протилежні бічні грані пластини. Зазначена ознака є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату. Технічним результатом винаходу є розширення робочого діапазону частот. Винахід пояснюється кресленнями, де: - на фіг.1 - показане аксонометричне зображення перетворювача, що заявляється; - на фіг.2 - показана амплітудно-частотна характеристика (АЧХ) перетворювача, що заявляється; - на фіг.3 - показана АЧХ прототипу. П'єзоелектричний перетворювач механічних величин містить п'єзоелемент у вигляді прямокутної пластини 1, з нанесеними на протилежні бічні грані електродами 2 та 3. Механічний вплив F (зокрема, зусилля, тиск та ін.) прикладається до основ пластини 1. Перетворювач працює таким чином. Механічний вплив F (сила, тиск, прискорення та ін.) створює на електродах 2 та 3 п'єзоелемента 1 електричну напругу. Розташування електродів на п'єзоелементі таким чином, як це показано на фіг.1, приводить до того, що вектор напруженості електричного поля вихідного сигналу Е створює з вектором поляризації Р кут a=90°. Це, як показали експерименти, приводить до збільшення власного опору п'єзоелемента перетворювача (внутрішнього тертя), за рахунок чого п'єзоелемент перетворюється в аперіодичний ланцюг. В результаті цього АЧХ перетворювача, що заявляється (фіг. 2), вирівнюється (зникає резонанс), а отже, розширюється робочий діапазон частот. Амплітудно-частотна характеристика для перетворювача за схемою прототипу має резонанс у досліджуваному діапазоні (фіг.3). Приклад конкретного застосування. Був виго товлений п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент у вигляді прямокутної пластини 30х30х5мм із п'єзокераміки ЦТС-19. Електроди були нанесені на протилежні бічні грані пластини, як це показано на фіг.1. Для дослідження АЧХ використовувався вимірювач амплітудно-частотних характеристик XI-46 з вихідною напругою генератора качаючих частот, рівною 1В. Вимірювання проводилися в діапазоні від 20 до 100кГц. Фотографування характеристик здійснювалося цифровою фотокамерою Canon Power Shot G2. З фіг.2 та фіг.3 видно, що в перетворювачі за схемою прототипу існує резонанс у досліджуваному діапазоні (фіг.3). АЧХ перетворювача, що заявляється, практично лінійна (фіг.2), що говорить про розширення робочого діапазону частот.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюPiezoelectric mechanical-electric transducer
Автори англійськоюSharapov Valeriy Mykhaylovych, Musiienko Maksym Pavlovych
Назва патенту російськоюПьезоэлектрический преобразователь механических величин в электрические
Автори російськоюШарапов Валерий Михайлович, Мусиенко Максим Павлович
МПК / Мітки
МПК: G01L 1/16, G01P 15/09
Мітки: п'єзоелектричний, величин, перетворювач, механічних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/2-70274-pehzoelektrichnijj-peretvoryuvach-mekhanichnikh-velichin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">П’єзоелектричний перетворювач механічних величин</a>
Попередній патент: Спосіб утилізації тепла відхідних газів повітронагрівників доменних печей
Наступний патент: Стоматологічний матеріал для індивідуальних ложок “карбопласт”
Випадковий патент: Система регулювання температури охолоджуючої рідини двигуна внутрішнього згорання з утилізацією теплоти тепловим акумулятором