Пьезоэлектрический вибропреобразователь
Патент 1469358
Авторы
Классы МПК
Пьезоэлектрический вибропреобразователь
Иллюстрации
Реферат
Изобретение предназначено для измерения виброускорения различных объектов: машин, средств транспорта, приборов -и может быть использовано для измерения вибрации объектов/ работающих в условиях с неоднородной температурой среды. Цель изобретения повышение точности - достигается за счет уменьшения температурной нестабильности пьезоэлектрического датчика путем компенсации температурной нестабильности заряда. Пьезо-, электрический вибропреобразователь содержит два пьезоэлектрических датчика 1 и 2, один из которых (1) последовательно соединен с усилителем заряда, а другой (2) - с регулируемым усилителем напряжения. Выход усилителя заряда присоединен к одному входу :дифференциального усилителя 6, к другому входу которого присоединен выход регулируемого усилителя 4 напряжения . Поскольку температурные нестабильности заряда и напряжения имеют разные знаки, то их вклад в выходной сигнал компенсируется, причем, регулируя коэффициент передачи регулируемого звена 5 усилителя напряжения , можно добиться полной компенсации , Полезные сигналы от обоих датчиков складываются, так как усилитель 3 заряда инвертирует сигнал. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (5и 4 G Oi Н 5/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ П(НТ СССР (21) 4247832/24-28 (22) 22.05.87 (46) 30.03.89, Бюл. 1(- 12 (71) Научно-исследовательский инсти.тут интроскопии (72) А.С.Больших, Г.В.Зусман и В.И,Петрович (53) 534 .6 14 (088 .8) (56) Вибрации в технике. Т,5. М.:
Машиностроение, 198 1, с.234-239. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕС)(ИЙ ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение предназначено для измерения виброускорения различных объектов: машин, средств транспорта, приборов -и может быть использовано для измерения вибрации объектов, работающих в условиях с неоднородной температурой среды. Цель изобрете" ния - повышение точности - достигается за счет уменьшения температурной нестабильности пьезоэлектрического
I датчика путем компенсации температур- ной нестабильности заряда. Пьезо", электрический вибропреобразователь содержит два пьезоэлектрических датчика 1 и 2, один из которых (1) последовательно соединен с усилителем заряда, а другой (2) — с регулируемым усилителем напряжения. Выход усилителя заряда присоединен к одному входу дифференциального усилителя 6, к другому входу ко-орого присоединен выход регулируемого усилителя 4 напряжения. Поскольку температурные нестабильности заряда и напряжения имеют разные знаки, то их вклад в выходной сигнал компенсируется, причем, регулируя коэффициент передачи регулируемого звена 5 усилителя напряжения, можно добиться полной компенсации, Полезные сигналы от обоих датчиков складываются, так как усилитель
3 заряда инвертирует сигнал. 3 ил.
1469350
Изобретение предназначено для измерения виброускорения различных объектов: машин, средств транспорта, приборов — и может быть использовано
5 для измерения вибрации объектов, работающих в условиях с неоднородной т емп ер а тур ой ср еды.
Цель изобретения — повышение точности — достигается за счет уменьшения температурной нестабильности пьезоэлектрического датчика путем компенсации температурной нестабильности заряда.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — установ- ка датчиков на объект для измерения виброускорени, действующего вдоль оси В-В, находящейся в плоскости, параллельной главным осям установки
20 датчиков; на фиг.3 — то же, действующего вдоль оси С-С, находящейся в плоскости и пересекающейся в точке D с главными осями установки датчиков, Вибропреобразователь содержит первый и второй пьезоэлектрические датчики 1 и 2, усилитель 3 заряда, усилитель 4 напряжения, регулируемое звено 5 усилителя напряжения и дифференциальный усилитель 6.
Вибропреобра.зователь работает следующим образом.
Датчики 1 и 2 преобразуют механические колебания объекта 7 в электрический сигнал в виде заряда. На вы- 35 ходах усилителя заряда и усилителя напряжения образуются напряжения разного знака и пропорциональные ускорениям, действующим вдоль главных осей установки датчиков. Поскольку 0 .эти напряжения подведены к разным входам дифференциального усилителя, полезные сигналы, пропорциональные действующим на каждый датчик ускорениям, складываются, а помехи вычита- 45 ются.
Напряжения полезного сигнала на выходе усилителя 3 заряда и выходе усилителя 4 напряжения можно представить в виде 50
V„=S(t) X„(1- и 1 );
U,-S(t) К (1+К Ьт ), где S(t) — механические колебания;
К „,К вЂ” коэффициенты преобразования через усилитель нап- 55 ряжения, и усилитель заряда соответственно при заданной температуре; а н, в, — удельные коэффициенты изменения чувствительности усилителя напряжения и усилителя заряда; о
1 Т вЂ” изменение температуры окружающей среды, причем коэффициент преобразования пьезокерамики с увеличением температуры уменьшается при работе на усилитель напряжения и увеличивается при работе на усилитель заряда, На выходе дифференциального усилителя 6 возникает напряжение
"з Коз ) Ка в н Кон где K — коэффициент передачи регуP лируемого звена 5 усилителя напряжения;
К вЂ” коэффициент передачи диффеа ренциального усилителя, С,К,н
Если выбрать К. =- — --, то U в н он
=S(t) (KрК,„+КОД Кв и напряжение на выходе дифференциального усилителя 6 не зависит от температуры датчиков.
Выходное напряжение дифференциального усилителя можно записать в виде
Пвьп п(Пвх. неинь Пвх,инь ) где U», ь — входное напряжение на неинвертирующем входе;
U» входное напряжение на инвертирующем вхо де;
n — отношение сопротивления резисторов, установленных во внешних цепях дифференциального усилителя.
Посколч,ку на входы дифференциаль= ного усилителя поданы противофазные полезные сигналы, на его выходе будет всегда сигнал, равный сумме входных сигналов, независимо от того, к какому из входов дифференциального усилителя подключены выходы усилителя заряда и усилителя напряжения.
Формула и з о б р е т е н и я
Пьезоэлектрический вибропреобразо" ватель, содержащий последовательно
14Ь 9 358 фиг. 2
Составитель В.Чулков
Редактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова
Корректор М.Шароши
Заказ 1349/47 Тираж 512 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 соединенные п еэс электрический датчик и усилитель заряда, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью увеличения точности, он снабжен последовательно соединенными вторым пьезоэлектрическим датчиком, усилителем напряжения с регулируемым коэффициентом усиления и дифференциаль5 ным усилителем, второй вход которого соединен с выходом усилителя заряда.