П’єзоелектричний перетворювач механічних величин

Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, і може бути використана для вимірювання механічних величин. Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент, підсилювач заряду який складається з операційного підсилювача, резистор і додатковий п'єзоелемент у ланцюгу зворотного зв'язку операційного підсилювача [див. Патент України 34315 А, МКИ G01L1/16, G01P15/09 бюл. №1]. Недоліком його є нелінійність амплітудно-частотної характеристики (АЧХ). Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить основний асиметричний біморфний п'єзоелектричний елемент, додатковий біморфний п'єзоелектричний елемент підключений в ланцюг позитивного зворотного зв'язку та узгоджуючий підсилювач напруги [див. Пьезоэлектрические преобразователи / Под. ред. В.М. Шарапова. - Черкассы: ЧГТУ, 2004. -435 с, рис.9.27]. Зазначений перетворювач найбільш близький по технічній сутності і обраний в якості прототипу. Недоліком його є нелінійність амплітудно-частотної характеристики. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення перетворювача шляхом підключенням біморфних п'єзоелектричних елементів в Г-подібну ланку. Це дозволяє зменшити нелінійність АЧХ. Перетворювач механічних величин містить два біморфні п'єзоелектричні елементи та узгоджуючий підсилювач напруги. Пропонований перетворювач відрізняється від прототипу тим, що введено додатковий резистор, причому біморфні п'єзоелектричні елементи підключені в Г-подібну ланку, причому перший біморфний п'єзоелектричний елемент та резистор з'єднані послідовно і утворюють повздовжнє плече, а другий біморфний п'єзоелектричний елемент підключений в поперечне плече, причому металеві пластини біморфних п'єзоелектричних елементів підключені до загального проводу схеми. Технічним результатом корисної моделі, що заявляється є зменшення нелінійності амплітудно-частотної характеристики. Саме таке виконання перетворювача забезпечує зменшення нелінійності амплітудно-частотної характеристики. Корисна модель пояснюється кресленням, де: - на Фіг.1 показана електрична схема пропонованого перетворювача, - на Фіг.2 амплітудно-частотна характеристика пропонованого перетворювача (крива 1) та відомого перетворювача (крива 2). Перетворювач містить два біморфні п'єзоелектричні елементи 1, 2, які складаються з металевої пластини 3 та п'єзоелемента 4, резистор 5, та узгоджуючий підсилювач 6. Електрична схема перетворювача складається з Гподібної ланки, в повздовжньому плечі знаходяться біморфний п'єзоелектричний елемент 1 та резистор 5, що з'єднані послідовно, а в поперечному плечі знаходиться біморфний п'єзоелектричний елемент 2. Металеві пластини біморфних п'єзоелектричних елементів 1, 2, підключені до загального проводу схеми. Напруга знімається з узгоджуючого підсилювача напруги 6, який підключений до точки 7 з'єднання повздовжнього та поперечного плеча Г-подібної ланки. Перетворювач працює наступним чином. При дії на біморфний п'єзоелектричний елемент 1, 2 механічних величин (наприклад, тиску Р) на електродах п'єзоелементів виникає електричний заряд і електрична напруга, яка поступає на вхід узгоджуючого підсилювача напруги 6. Приклад практичного використання. Була виготовлена схема з біморфними п'єзоелектричними елементами з п'єзокераміки ЦТС-19 із розмірами 27´0,5мм, та резистором R=200Ом, що підключені відповідно Фіг.1. Узгоджуючий підсилювач зібрано на мікросхемі К140УД8. Перетворювач досліджувався в акустичній камері, в якій створювався звуковий тиск 10Па на частотах від 20 до 1000Гц. Як показали досліди нелінійність амплітудно-частотної характеристики зменшилася (див. Фіг.2).