Пьезоэлектрический трансформатор
Патент 851787
Авторы
Классы МПК
Пьезоэлектрический трансформатор
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
Л. Г. Гультяева и А. Н. Ипьин
Киевский ордена Ленина политехнический институт (7l) Заявитель им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) .ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано, например, в высоковольтных источниках питания, трансформаторах, пусковых схемах.
Известны пьезоэлектрические трансформаторы (камертонного типа); содержащие консольно закрепленный на опоре четвертьволновой пьезоэлемент и параллельно ему, на некотором расстоянии от него, четвертьволновой пассивный элемент, например металлический $1)..
Однако в таких конструкциях трудно регулировать коэффициент трансформации и осуществлять настройку на заданную частоту и еще труднее изме.нять рабочую частоту пьеэотрансформатора без существенного изменения коэффициента трансформации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический трансформатор, содержащий параллельно установленные раздельные пьезоэлектрические возбудитель с поперечной и генератор с продольной поляризациями, торцы которых с одной стороны связаны через соединительные элементы (2f.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности регулировки коэффициента трансформации на заданной частоте, раовирения диапа . зона рабочих частот без неределывания конструкции и повторной сложной настройки без наруаения габаритов.
Цель изобретения - создание пьезоэлектрического трансформатора, позволяющего осуществить регулировку величины коэффициента трансформации и расширить интервал рабочих частот.
Указанная цель достигрется тем, что возбудитель и генератор выполнены в виде полых цилиндров, а соединительный элемент выполнен в виде
Ч образной. металлической трубки, закрепленной средней частью в опоре °
8с178
35 выл "вх где 11 " электрическое напряжение, Ъм снимаемое с выходных электродов продольно поляризационного, циличдра (правая ветвь камертонф
0 — электрическое напряжение на входе, прилаженное по: толщине цилиндра с радиальной поляризацией (левая ветвь камертона). причем полости цилиндров н трубки заполнены вязкой жидкостью.
На чертеже представлена схема IIE åзаэлектрического трансформатора.
Пьезотрансформатор включает в себя входную секцию 1 с электродами на боковых поверхностях цилиндра и выводами от электродов (возбудитель) выходную секцию 2 с электродами на торцовых поверхностях цилиндра и вы- lO водами от них (генератор ), V-образную, наполненную маслом трубку 3, опору, состоящую из двух частей длиной 1 и 1 . Стрелками показано
1 направление поляризации цилиндричес- lS ких пьезоэлементов.
Входная секция l трансформатора возбудитель/ поляризована папе Фчно, и при ее возбуждении электрическим . полем возникают ультразвуковые колебания, которые передаются по стенкам изогнутой трубки на выходную секцию, поляризованную продольно. На основной резонансной частоте и на гарМониках в камертоне возникают продольные резонансные колебания и образуют-ся стоячие волны с большой амплитудой упругих натяжений, что при данном креплении системы приводит к увеличению поданного сигнала на выходе 30 в к раз, где к, — коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации в числе других факторов определяется соотношением продольных и поперечных размеров секций (в данном случае ветвей), а также зависит от величины механических напряжениИ и их распределения по образцу. Изменяя массу ветвей (количество жидкости), изменяют механические напряжения (натя" 4р жения)вдоль длины цилиндров, тем самым изменяя эффективность преобразования механической энергии в электрическую.
Коэффициент трансформации иа резо- 45 наисной частоте определяется по формуле
7 4
Таким образом, предлагаемый трансформатор является устройством с поперечным преобразованием энергии на входе н продольным преобразованием на выходе.
Регулировка резонансной частоты предлагаемого трансформатора осуществляется по изменению уровня жидкости в сообщающихся сосудах, т.е. в Ч-образной латунной трубке 3 и параллельно расположенных цилиндрах (предполагается, что плечи трансформатора одинаковых размеров и он настроен на максимум коэффициента трансформации).
Измеренные величины коэффициента трансформации для предлагаемой конструкции могут иметь погрешность, связанную с температурными изменениями размера плеч камертонного пьезотрансформатора. В связи с этим опора 4 пьезотрансформатора собирается из двух деталей 4 и г . При этом для коэффициента линейного расширения получают
,1С(., „,, Ь .+Р (К, „, М = OL М,, где f р — длина всей опоры частей коэффициенты линейного рас П4, ОПг ширения плеч пьезотрансформатора
Я вЂ” изменение температуры.
Учитывая, что 1а= (+ г, получают а(и - on<
ОП Оп Я
Эта зависимость дает возможность по заданным коэффициентам линейного расширения определить длины деталей, составляющих опору.
Предлагаемый пьезоэлектрический трансформатор как высокостабильная механическая система с распределенными параметрами позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерения в частотных датчиках.
Формула изобретения
Пьезоэлектрический трансформатор, содержащий параллельно установленные раздельные пьезоэлектрические возбудитель с поперечной и генератор с продольной поляризациями,. торцы кото" рых с одной стороны связаны через соединительные элементы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью регулировки коэффициента трансфориа851787 6
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе!. Авторское свидетельство СССР
Р 618811, кл. Н 04 Н 17/00, 1973. ции и расширения интервала рабочих частот, возбудитель и генератор выполнены в виде полых цилиндров, а соединительный элемент выполнен в виде Ч-образной металлической трубки, закрепленной средней частью в опоре, причем полости цилиндров и трубки заполнены вязкой жидкостью.
2. Авторское свидетельство СССР
У 620037, кл. Н 04 R 17/00, 1977 (прототип), Составитель И. Попова, Редактор В. Матюхина Техред Т.Маточка . Корректор Г НазаРова
Заказ .6391 88 Тираж 698 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород т . Ь ктиая,