Пьезоэлектрический резонатор

Пьезоэлектрический резонатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р11980250

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 230681 (2т ) 3309673/18-23

pq) pl 3

Н 03 Н 9/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано07.1282., Бюллетень Йо 45

РИУДК 621.372. .412 (088.8) Дата опубликования описания 07.1232

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (73) Заявитель.(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР

Изобретение относится к радиотехнике, а именно, к стабилизации и управлению частоты при помощи пьезоэлектрических резонаторов, мажет использоваться в различных устройствах радиотехники, автоматики, измерительной техники и приборостроения.

Известно пьезоэлектрическое устройство, содержащее корпус с размещенным в нем пьезоэлементом, тепловую трубку и термопереключатель (1) .

Недостатком этого устройства является невозможность плавного изменения регулируемой частоты в широком диапазоне с неизмененной стабильностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является акустическое устройство, содержащее две герметичные камеры, заполненные газовой смесью с низким удельным волновым сопротивлением, одна из которых закреплена на дополнительном пьезо- . элементе, соединенном через биметал.лическую пластину со стаканом, а другая — на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещается соленоид, соединенный с источником управляющего сигнала, причем пьезоэлементы закреплены .в герметичных камерах и выполнены в виде вогнутых.дисков, обращенных друг к другу вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами (2)i

Недостатком этого устройства является то, что пьезоэлементы в виде вогнутых дисков постоянной толщины имеют низкую добротность колебаний в силу того, что амплитуда колебаний по диаметру имеет величину, сравнимую с амплитудой колебаний в центре пьезоэлементов и s местах закреплений возникают значительные потери энергии пьезоэлементами, которые на один-два порядка превышают потери в жидкости. Это приводит к значительному снижению добротности колебаний системы.

20 Цель изобретения — повышение добротности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом резонаторе, содержащем размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные камеры, одна нэ которых закреплена на одном пьезоэлементе, соединенном че- . рез биметаллическую пластину со стаканом, а другая — на ферромагнитной мембране, под которой в защитном коxcvxe размещен соленоид, соединенный

980250 с источником управляющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреплены в герметичных камерах и обращены друг к другу вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами, второй и третий

)пьезоэлементы выполнены в виде линз с различной кривизной вогнутой и выпуклой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны из соотношения 10 (V 2/3

2 0 Ч2 где Ч„, Ч2 — скорость звука в материале линзы и в среде между ними соответственно; . h — толщина линзы в центре1

2 — расстояние между линзами в центре.

Если параметры линз рассчитать по полученной формуле, то радиусы каустик в пьезоэлементах и жидкости становятся равными, потери системы значительно уменьшаются.

На чертеже изображен пьезоэлектрический резонатор, общий вид.

Резонатор содержит два пьезоэлемента 1 и 2, выполненные в виде вогнуто-выпуклых линз с радиусами кривизны различной величины, резонансную камеру 3, третий пьезоэлемент 4, соленоид 5, ферромагнитную мембрану

6, эластичные мембраны 7-10, биметаллическую пластину 11, герметичные камеры 1 2 13, заполненные газовой 35 смесью с низким удельным волновым сопротивлением, защитный кожух 14, стакан 15, корпус 16.

Устройство работает следующим образом. 40

При подаче напряжения на электроды пьезоэлементов 1 и 2 в резонансной камере 3 устанавливаются ультразвуковые стоячие волны с частотой, определяемой собственными частотами этих пьезоэлементов, и расстоянием между ними. При уменьшении расстояния между пьезоэлементами 1 и 2 длина ультразвуковой стоячей волны уменьшается, а при увеличении расстояния длина .Ультразвуковой стоячей волны в резонансной камере 3 увеличивается, в результате чего можно перестраивать собственную частоту пьезоэлектрического резонатора °

При подаче управляющего напряжения на электроды пьезоэлемента 4 он вместе с герметичной камерой 12 начинает колебаться с соответствии с управляющим. напряжением О„, что позволяет осуществлять частотную модуля-б0 цию резонансной частоты устройства, так как из-за этих колебаний меняется расстояние между пьезоэлементами 1 и 2. При подаче управляющего на,пряжения пьезоэлемент 4 позволяет 6.

Ьсуществлять высокочастотную модуля цию сигнала.

Низкочастотная модуляция осуществляется при подаче управляющего напряжения 02 на соленоид 5, под дейст- . вием которого ферромагнитная мембрана

6 колеблется вместе с герметичной камерой 13, что приводит к изменению расстояния между пьезоэлементами 1 и

2. рластичные .мембраны 7 и 10 выравнивают давлейие в равных объемах, что исключает деформацию пьезоэлементов ,1 и 2 от изменения давления внутри резонансной камеры 3 и, как следствие этого, приводит к стабилизации работы всего устройства. Биметаллическая пластина 11 в зависимости от температуры окружающей среды перемещает пьезоэлемент 2 отно- сительно пьезоэлемента 1, компенсируя температурный коэффициент скорости ультразвука среды в резонансной камере 3 . Резонансная камера 3 может быть заполнена как газом, так и жидкостью, при этом использование .в резонансной камере в качестве жидкостной среды термокомпенсирующей жидкости позволяет не учитывать погрешность ухода резонансной частоты от температуры.

Предлагаемое акустическое устройство с пьезоэлементами из выпукло-вогнутых линз позволяет ло сравнению с известными повысить на порядок добротность акустических колебаний в системе, довести значение добротности до 3 10, что особенно важно для частот близких к резонансным частотам пьезоэлементов.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический резонатор, содержащий размещенные в корпусе три пьезоэлемента и две герметичные камеры, одна из которых закреплена на одном пьезоэлементе, соединенном через биметаллическую пластйну со стаканом, а другая — на ферромагнитной мембране, под которой в защитном кожухе размещен соленоид, соединенный с источником управляющего сигнала, второй и третий пьезоэлементы закреплены в герметичных камерах и обращены один к другому вогнутыми поверхностями, а герметичные камеры, стакан и защитный кожух снабжены эластичными мембранами, о т л и ч а ю— щ и и q я тTеeмM, что, с целью повышения добротности, второй и третий пьезоэлементы выполнены в виде линз с различной кривизной вогнутой и выпук" лой поверхностей, радиусы кривизны которых выбраны йз соотношения V 2 3 — = f+

Ч2

980250

Составитель Н. Чистякова

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор Н. Буряк

Редактор П. Макаревич

Заказ 9379/46 Тираж 959

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 где V„, U< — скорости звука в материале линзы и. в среде между ними соответственно;

h — толщина линзы в центре;

20 — расстояние между линзами в центре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

В 545069, кл. Н 03 Н 9/18, 1975.

2. авторское свидетельство СССР

5 .9 696593, кл. Н 03 Н 9/00, 1978.(про тотип).