Способ измерения коэффициента полезного действия резонансного пьезоэлектрического преобразователя

Способ измерения коэффициента полезного действия резонансного пьезоэлектрического преобразователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ,ЦЕТЕЛЬСТВУ

Г1 11 558424

Саи«в Соаетскиа

Соцналмстмчесиаи

Рвсоублми э

«й (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.07.75 (21) 2158625/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 10.0б.77

« »

> (51) М. Кл, - Н 04R 29 00

Государствевный коматет

Совета Миммстров СССР по делам иааоретвм1111 ч отирытмй (53) >ДГК 621.317.79 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. В. Коренев, П. А. Чесская, Л. А. Давиденко и Ю. В. Чесский

Одесский Ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЗОНАНСНОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к области ультразвукового анализа и контроля.

Известны способы определения коэффициента полезного действия (КПД) пьезоэлектрических преобразователей: а) метод измере- 5 ния полного сопротивления или проводимости;

G) метод; змерения звукового давления на а кустической 0c:, преобразователя с учетом коэффициента направленности; в) ваттметровый метод (1).

По методу измерения полного сопротивления илп проводимости необходимо измерить частоTHûå характеристик;I 10ëHого сопротивления или проводимости преобразователя с 15 нагрузкой (помещая его, например, в воду) и без нагрузки (B воздухе или в вакууме).

Метод определения электроакустического коэффициента полезного действия по звуковому давлению с учетом коэфф" öèåíòà на- 20 правленности преобразователя сложен, так как, кроме частотной1 характеристики акустического давления, развиваемого преобразователем, необходимо измерить его характеристики направленности для расчета по нпм 25 коэффициента направленности.

11аиболее близки.,i ГГо технической сущ;-Гости к предло>кепому способу является ваттметровой метод измерения коэффицисн" а полезного действия резонансного пьезоэлектрГГческого преобразоватсля, которьш осуще- 30 ствляется экспериментальным измерением

TB) ë частотГГых характер11стпl (с нагрмзкоп и оез нее) электрической мощности, потребляемой преобразователем, при условш; постоянства действующей силы (для пьсзоэлектрическ гх преобразователей пр:i неизменном подводимом электрическом напряжении). После графического построения двух- вышеуказанных характеристик проводят асимптоту спадающих ветвей резонансных кривых — лин1110 мощности дпэлектри 1сскиx !1ОTcрь. Опcрируя отрезками ординат полученных графиков, Определяlот "CÅTp0 1 кусти ccllllA алоэ(1) фициент полезного действия и акустическую мощность. Недостаток ваттметрового метода состоит в необходимости измерения частотной характеристики электрической мощности, потребляемой преобразователем, при работе его без нагрузки (в воздухе ли в вакууме), что увеличивает время и средства для измерения коэффициента полезного действия, приводит к возникновению в преобразователе опасных разрушающих . :еханнческих напря>ке lliA и ведет к нагреву его выше допустимой температуры.

Известный способ также позволяет I:ç÷cрять КГ .": преобразопатс::я тc.".ьх;, на резонансной частоте.

Цель изобретения — измерение ко:->фф11циснта полезного действия преобразов11тел» и области частот полосы пропускания, 558424 э =1

К-2 fCU

P3 — 2-.fCУ2 tg 6 f

Составиг ель Е. Лртамопова

Техрсд М. Семенов

Корректор Л. Брахиииа

Редактор С. Хейфиц

Заказ 1122/!7 11зд. X 439 Тираж 815 Подписное

LIHIIIIHI: Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изоо!эстсиий и Отк!зытпй

113035, Москва, Ж-35, Раугискав пао., д. 4/5

Типографии, пр. Сапунова, 2

По,предлагаемому способу измеряют емкость С и тангенс угла диэлектрических потерь tg6 преобразователя (например, с помощь;о моста переменного тока) и определяют коэффициент полезного действия по формуле: где f„— резонансная частота преобразователя;

f — текущая частота из области частот полосы пропускания;

К вЂ” коэффициент электромеханической связи (выбирается по справочным данным в зависимости от типа пьезоэлектрика и моды колебаний);

Pl — электрическая мощность, потребляемая преобразователем при работе с нагрузкой;

U — электрическое напряжение, подводимое к преобразователю.

Данный способ измерения коэффициента полезного действия резонансного пьезоэлектрического преобразователя позволяет, не снимая с преобразователя нагрузку (не помещая его в воздух или в вакуум), измерить его коэффициент полезного действия и акустическую мощность, что особенно Вахкно для непрерывных ультразвуковых технологических процессов и при контроле работоспособности корабельных гидроакустических антенн.

Формула изобретения

5 Способ измерения коэффициента полезного действия резонансного пьезоэлектрического преобразователя, основанный на измерении частотной характеристики потребляемой им электрической мощности Р, в нагрузочной

10 среде при постоянном значении электрического напряхкения U на входе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью измерения коэффициента полезного действия в области частот полосы пропускания, измеряют емкость

15 С и тангенс угла диэлектрических потерь tg6 преобразователя и определяют коэффициент полезного действия по формуле:

К 2 f C U ft, Рэ — 2„fCU2 tg ri f где р — резонансная частота преобразователя;

f — текущая частота из области частот полосы пропускания;

25 К вЂ” коэффициент электромеханической связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. И. И. Клюкин, А. E. Колесников. Акусти30 ческие измерения в судостроении, Л., 1966, с. 100, 101, 102 (прототип).