Пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп И САН И Е пц57IGlb

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01,03.76 (21) 2328879/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 15.09.77 (51) М. Кл,з Н 04 17/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232(088,8) (72) Авторы изобретения

И. Б. Синани, А. Е. Ершов и Б. О. Ирашин (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области измерительных преобразований.

Известны методы измерения механических величин: ускорений, давлений, сил, перемещений и деформаций, осуществляемые с по- 5 мощью измерительных преобразователей, наибольшее распространение среди которых получили пьезоэлектрические измерительные преобразователи, характеризуемые широким амплитудно-частотным диапазоном, высокой 10 чувствительностью и миниатюрностью.

Все пьезоэлектрические преобразователи

-требуют согласования их высокого внутреннего сопротивления с низким входным сопротивлением регистрирующих устройств, что 15 является их основным недостатком. Для устранения этого недостатка в измерительный тракт между измерительным преобразователем и регистратором вводят промежуточные согласующие усилители. 20

11аиболес близким по технической сущности к предложенному является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий чувствительные пьезоэлементы с электродами и согласующий усилитель. Электроды пьезоэле- 25 ментов соединены посредством проводников с входом согласующего усилителя внутри корпуса. Согласующий усилитель представляет собой истоковый эмиттерный повторитель, собранный на полевом и обычном транзисторах. 30

Такое техническое решение позволяет приблизить согласующий усилитель к чувствительным пьезоэлементам и тем самым свести соединительный кабель к минимуму. В результате этого снижается выходное сопротивление измерительного преобразователя до нескольких сотен Ом и одновременно повышается его чувствительность.

Однако введение транзисторов в корпус измерительного преобразователя увеличивает

его габариты, что является нежелательным в микромасштабных экспериментах; выполнение наружных электродов лишь на части пьезоэлемента делает его чувствительным к неизмеряемым внешним воздействиям: влажности, электромагнитным и другого рода полям.

Цель изобретения — миниатюризация пьезоэлектрических измерительных преобразователей и повышение их помехозащищенности.

Цель достигается тем, что согласующий усилитель размещен в полости, выполненной в пьезоэлементах, наружные электроды которых нанесены по всей поверхности преобразователя и заземлены, а внутренние — соединены с управляющим электродом согласующего усилителя.

На фиг. 1 схематично изображен пьезоэлектрический преобразователь, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

571016

Пьезоэлектрический преобразоватсль содержит чувствительные пьезоэлементы 1, согласующий усилитель 2, полость 3, в которой установлен согласующий усилитель 2, наружные электроды 4, нанесенные на всю поверхность пьезоэлектрического преобразователя и соединенные с нулевым проводом согласующего усилителя; внутренние электроды 5, соединенные непосредственно с управляющим электродом согласующего усилителя; диэлектрик

6, разделяющий электроды 4 и 5. Проводники 7 — 10 служат для подачи напряжения питания на согласующий усилитель и съема сигнала с него. Согласующий усилитель 2 может быть выполнен по схеме истокового повторителя на бескорпусном полевом транзисторе и пленочных микрорезисторах.

Устройство работает следующим образом.

При деформации пьезоэлектрического преобразователя пьезоэлементы 1 генерируют электрический заряд. Таким образом возникает напряжение, обратно пропорциональное емкости пьезоэлементов и входной емкости согласующего усилителя 2. Поскольку соединительный кабель между пьезоэлементами и согласующим усилителем отсутствует, то пьезоэлектрический преобразователь способен развивать достаточно высокий полезный сигнал.

Это особенно важно при использовании пьезокварцевых элементов, которые отличаются высокой стабильностью и малой собственной емкостью. Наружные электроды 4 полностью экранируют чувствительные пьезоэлементы и согласующий усилитель от электромагнитных помех и обеспечивают герметичность пьезо5 электрического преобразователя. Сигнал с выхода пьезоэлектрического преобразователя через проводники 7 и 8 поступает по кабелю на регистрирующее устройство. Благодаря низкому выходному сопортивлению пьезоэлек10 трический преобразователь не чувствителен к кабельным помехам и поэтому может быть расположен на любом расстоянии от регистратора без какого-либо промежуточного согласующего устройства.

15 Изобретение открывает возможности конструирования высокостабильных и помехозащищенных пьезопреобразователей для измерения различных механических величин.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий чувствительные пьезоэлементы с электродами и согласующий усилитель, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью миниатю25 ризации и повышения помехозащищенности, согласующий усилитель размещен в полости, выполненной в пьезоэлементах, наружные электроды которых нанесены по всей поверхности преобразователя и заземлены, а внут30 ренние — соединены с управляющим электро дом согласующего усилителя.

571016

Составитель Е. Лртамонова

Техред И, Карандашова

Корректор Е. Хмелева

Редактор Т. Горячева

Подписное

Типография, нр. Сапунова, 2

Заказ 1979/!8 Изд. ¹ 707 Тираж 818

Ц!1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5