CS206461B1 - Předzesilovač pro piezoelektrické snímače - Google Patents

Description

(54) Předzesilovač pro piezoelektrické snímače

Vynález se týká předzesilovače pro piezoelektrické snímače.

U dosavadních piezoelektrických snímačů, určených pro měření dynamických fyzikálních veličin jako jsou proměnné tlaky, síly a 'kmitání, je obvykle piezoelektrický aktivní člen propojen na zesilovač pomocí koaxiálního kabelu.

Vlastní snímač sestává z jednoho nebo více piezoelektrických prvků. Změna síly, tlaku nebo zrychlení vyvolává změnu elektrického náboje na polepech prvků. Změna je úměrná změně fyzikální veličiny. Protože vzniklé elektrické napětí je úměrné podílu elektrického náboje a elektrické kapacity vlastních piezoelektrických prvků a kapacity přívodního kabelu, vznikají chyby měření hlavně vlivem změny polohy přívodního kabelu, neboť deformací se mění jeho kapacita. Další chyby vznikal jí indukovaným napětím vlivem proměnných elektrických polí v blízkosti přívodního kabelu. Proto musí být pro přesná měření použit speciální koaxiální kabel s omezenou délkou a nízkým šumem.

Umístí-li se předzesilovač přímo u snímače, vyloučí se chyby vzniklé vlivem spojovacího kabelu, ovšem za cenu jednoho nebo dvou dalších přívodů pro napájení předzesilovače.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny předmětem vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že elektronický obvod je připojen přes napěťový sledovač, odpor, svodový odpor a piezoelektrický prvek se snímačem. Napěťový sledovač je vytvořen dvojicí tranzistorů a odporem, druhý tranzistor je spojen s dvěma diodami, zapojenými v závěrném směru, přičemž elektronický obvod je tvořen odporem a kondenzátorem s dvěma měřicími body.

Nového účinku je dosaženo tím, že sledovač může být pro svou jednoduchost, stabilitu a malé rozměry zabudován přímo do snímače, dále nevyžaduje dodatečných napájecích přívodů a pro propojení vyhodnocovacích obvodů postačuje původní koaxiální kabel; vlivem nízkého výstupního odporu sledovače může být kabel dlouhý několik desítek metrů bez nebezpečí vzniku parazitních signálů vlivem kabelu.

Princip elektrického zapojení je uveden na obr. 1. Předzesilovač, umístěný ve snímači S je tvořen napěťovým sledovačem NS, jehož vstup o velmi vysoké impedanci je připojen na izolovaný polep piezoelektrického prvku PP.

Působením síly P vzniká na izolovaném polepu náboj Q a tím i napětí U. Protože napěťový sledovač NS vlivem velmi vysokého vstupního odporu téměř neodebírá.z polepu náboj, je možné uvedeným zapojením měřit i velmi pomalé změny síly P. Vliv vstupního odporu napěťového sledovače NS a ostatních svodových odporů snímače S je znázorněn svodovým· odporem R_s, který určuje časovou konstantu a tím i dolní mezní frekvenci sní- .

. mače S. Napěťový sledovač NS přenáší napětí U na odpor Rf. Proud i, protékající odporem Ri je přímo úměrný napětí U a jeho změna je úměrná změně působící síly P. Proud i protéká spojovacím kabelem a je vyhodnocován v elektrických obvodech EO.

Příklad praktického zapojení je uveden na obr. 2. Napěťový sledovač NS je tvořen dvojicí tranzistorů T_t a T₂ a odporem Rp První tranzistor T₂ je křemíkový MOS tranzistor řízený polem. Protože na polepu piezoelektrického prvku PP mohou vznikat napětí řádově set voltů např. při rázech, je provedena pa-

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   1. Předzesilovač pro piezoelektrické snímače vyznačený tím, že sestává z elektronického obvodu (EO), který je připojen přes napěťový sledovač (NS), odpor (Rt) a svodový odpor (R_s) k piezoelektrickému prvku (PP) snímače (S).
2. 2. Předzesilovač podle bodu 1 vyznačený tím, pěťová ochrana druhého tranzistoru T₂ dvěma diodami Di aD₂ zapojenými v závěrném směru. Napěťové zesílení signálu je dáno poměrem odporů R₂ ku R^. Celkový signál se odebírá v bodě B_x, střídavá složka signálu v bodě B₂. Uo je stabilizované napájecí napětí.

   , Elektronický obvod EO je připojen přes napěťový sledovač NS, odpor Rp svodový odpor R_s a piezoelektrický prvek PP se snímačem S. Napěťový sledovač NS je vytvořen dvojicí tranzistorů Tp T₂ a odporem Rp druhý tranzistor T₂ je spojen s dvěma diodami Di, D₂, zapojenými v závěrném směru, přičemž elektronický obvod EO je tvořen odporem R₂ a kondenzátorem C s dvěma měřicími body Bi, B₂.

   VYNÁLEZU že napěťový sledovač (NS) je vytvořen dvojicí tranzistorů (Tp T₂), druhý tranzistor (T₂) je spojen s dvěma diodami (Di, D₂), zapojenými v závěrném směru, přičemž elektronický obvod (EO) je tvořen odporem (R₂) s paralelně připojeným kondenzátorem (C) se dvěma měřicími body (Bp B₂).