Пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (1)777482

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2717368/18-10 (51) М.Кл. G Ol К 7/32 с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.И.80. Бюллетень № 41 (53) УДК 536.53 (088.8) (45) Дата опубликования описания 04.12.80 (72) Авторы изобретения

Ф. Ф. Колпаков, О. А. Мещеряков, В. М. Читова, Е. А. Милькевич, В. А. Шевелев и Л. Л, Вепринский (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится,к технике электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано для измерения механических усилий и температуры.

Известны пьезоэлектрические преобразователи, содержащие два,резонатора и:два а втогенератора, 1включенные по дифференциальной схеме 1Ц.

Недостатком таких преобразователей является возможность измерения лишь од- ного параметра, например либо температуры, либо механических усилий.

Известен также пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, укрепленных на торцовых выступах упругого кольца и подключенных к двум автогенераторам, (2).

Недостаткам его является низкая частота при использовании его для одно временного измерения температуры и механичесиих усилий.

Целью изобретения является повышение точности при одновременном измерении температуры и механических усилий.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, укрепленных на упругом элементе и подключенных к двусм автогенераторам, снабжен двумя преобразователям и частота-код, вычислительным блоком и запоминающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены юо входам преобразователей частота-код, выходы .которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с запоминающим устройством.

:Кроме того, для улучшения линейности и повышения крутизны преобразования использовать в качестве пьезорезонаторов пьезокристаллы с LC-срезом.

На чертеже показана структурная схема предложенного преобразователя.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1 с пьезокварцевыми резонаторами 2 и 8, подключенными к автогенераторам 4 и 5, выходы которых подключены ко входам преобразователей частота-,код б и 7, соединенных с вычислительным блоком 8, связанным с запоминающи м ус пр ой ство м 9.

Упругий элемент находится под воздействием силового и температурного полей.

На торцовых поверхностях упругого элемента укреплены пьезокварцевые резонаторы 2 и 3, кристаллографические оси которых ориентированы так, что угол приложения силы относительно оси Z для одного резонатора .равен 30, а для другого 120 .

Частоты генерации автогенераторов 4 и б определяются следующим образом:

f, = К)(t+ K(pF, fig = K2ft + К2Е где К, К < —,коэффициенты преобразования по температуре;

К1F, К р — коэффициенты преобразования по силе;

t, F — измеряемая температура и,сила.

Известно, что наибольшая точность,решения этой системы уравнений достигается при выполнениями условия

К .К., =- — К1р К р.

Отсюда следует, что один,из,коэффициентов преобразования должен иметь обратный знак по сравнению с другими, кроме того, коэффициенты К и E(p должны быть близки по величине:или по меньшей мере соизмеримы. Обычно используемые,резонаторы AT-среза не могут быть п рименены,в предлагаемом устройстве.

С целью обеспечения высокой линейности и крутизны преобразования температурно-частотной и сйло-частотной характеристик применены резонаторы LC-среза, имеющие при оговоренной выше ориентации

Ки = К =185 Ги,!град, Кь =77 Ги, Н, %г = — 120 Ги,(Н.

Сигналы с выходов автогенераторов 4 и

5 поступают на входы преобразователей частота-код 6 и 7 соответственно, на выходе которых пр иобретают цифровую форму

g = Q X +Q @Xg, 92 21х1+ <22>2, Y=АХ, или где Y — вектор сигнала;

Х вЂ” вектор параметров;

А — матрица коэффициентов силовой и температурной чувствительности.

С выходов преобразователей,G и 7,сиг налы поступают на вычислительный блок

8, решающий эту систему уравнений следующим образом

Х ==A — Х, где А — матрица, о ратная мат рице А.

В вычислительном устройстве 8 проис10 ходит перемножение вектора сигнала Y на обратную матрицу,коэффициентов А, вызываемую из запоминающего устройства 9.

В результате решения уравнения получается оценка одновременно действующих

15 íà чувствительный элемент температуры

Р и силы F" .

Предлагаемый преобразователь,позволяет проводить одновременные измерения температуры и механических усилий с до20 статочно высокой точностью.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, 25 содЕржащий два пьезорезонатора, укрепленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, о т л и ч а ющ,и и ся тем, что, с цель|о повышения точности при одновременном измерении тем30 пературы и механических усилий, он снабжен двумя преобразователями частотакод, вычислительным блоком и запоминающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены ко входам преобра35 зователей частота-код, выходы которых подключены к вычислительному блоку, соединенному с запоминающим устройством.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 451927, кл. G 01 1 1/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

45 № 558189, кл. G 01 L 9 08, 1975.

777482

Составитель Ю. Андриянов

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиповская

Редактор О. Филиппова

Заказ 1471/1444 Изд. № 539 Тираж 729 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»