RU2706823C1 - Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers - Google Patents
Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2706823C1 RU2706823C1 RU2019108519A RU2019108519A RU2706823C1 RU 2706823 C1 RU2706823 C1 RU 2706823C1 RU 2019108519 A RU2019108519 A RU 2019108519A RU 2019108519 A RU2019108519 A RU 2019108519A RU 2706823 C1 RU2706823 C1 RU 2706823C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oscillatory circuit
- capacitance
- acoustic transducers
- piezoelectric acoustic
- series
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроники и применяется в качестве источника резонансного напряжения и тока для возбуждения пьезоэлектрических акустических преобразователей, применяющихся в фазированных акустических решетках устройств дальнего действия работающих в звуковом и ультразвуковом спектре частот. Может применяться в акустической эхолокации, устройствах охранной, пожарной, тревожной сигнализации, научных исследованиях.The invention relates to the field of electronics and is used as a source of resonant voltage and current for exciting piezoelectric acoustic transducers used in phased acoustic arrays of long-range devices operating in the sound and ultrasonic frequency spectrum. It can be used in acoustic echolocation, burglar, fire, alarm, scientific research.
Известно устройство для возбуждения пьезоэлементов электрических преобразователей в котором, с целью увеличения напряжения питания газоразрядной лампы, пьезоэлектрический преобразователь подключен к емкости последовательного колебательного контура вместе с нагрузкой. Патент US 7, 683, 554 В2.A device for exciting piezoelectric elements of electrical converters is known in which, in order to increase the supply voltage of a gas discharge lamp, the piezoelectric transducer is connected to the capacitance of a series oscillatory circuit together with the load. US patent 7, 683, 554 B2.
Технический недостаток аналога: частичное, не полное использование энергии последовательного, индуктивно-емкостного, колебательного контура, так как происходит разветвление тока через емкость, пьезоэлемент и нагрузку. Последовательно соединены два последовательных колебательных контура, что вносит дополнительные потери и уменьшает КПД.The technical drawback of the analogue is the partial, incomplete use of the energy of a series, inductive-capacitive, oscillatory circuit, as the current branches out through the capacitance, the piezoelectric element, and the load. Two successive oscillatory circuits are connected in series, which introduces additional losses and reduces the efficiency.
Наиболее близким, к заявленному изобретению по технической сущности и решаемой задаче, является прототип, устройство для возбуждения пьезоэлементов электрических преобразователей, содержащее генератор переменного тока резонансной частоты, к выходу которого подключен последовательный, индуктивно-емкостный колебательный контур, к емкости которого подключен пьезоэлемент электрического преобразователя с диодно-емкостной нагрузкой. Патент US 3683210. 1970 г.Closest to the claimed invention in terms of technical nature and the problem being solved is a prototype device for exciting piezoelectric elements of electrical converters, comprising a resonant frequency alternating current generator, to the output of which is connected a serial, inductive-capacitive oscillatory circuit, to the capacitance of which a piezoelectric element of an electric transducer with diode-capacitive load. US patent 3683210. 1970.
Технический недостаток прототипа: как в аналоге, пьезоэлемент электрического преобразователя и нагрузка подключены к емкости последовательного колебательного контура, что приводит к ухудшению добротности колебательного контура и снижению КПД устройства.The technical disadvantage of the prototype: as in the analogue, the piezoelectric element of the electric transducer and the load are connected to the capacitance of the series oscillatory circuit, which leads to a deterioration in the quality factor of the oscillatory circuit and a decrease in the efficiency of the device.
Техническая задача: максимально полное использование энергии последовательного, индуктивно-емкостного, колебательного контура для возбуждения группы пьезоэлектрических акустических преобразователей, увеличение КПД устройстваTechnical task: the most complete use of the energy of a serial, inductive-capacitive, oscillatory circuit to excite a group of piezoelectric acoustic transducers, increasing the efficiency of the device
Согласно изобретению, в устройстве, содержащем задающий генератор резонансной частоты, соединенный через управляемые фазовращатели с усилителями мощности, подключены идентичные электрические цепи, состоящие из последовательно соединенных, параллельных индуктивно-емкостных колебательных контуров, последовательных индуктивно--емкостных колебательного контуров, расчетные емкости которых, замещены (заменены) внутренними емкостями групп пьезоэлектрических преобразователей.According to the invention, in an apparatus comprising a resonant frequency master oscillator connected through controlled phase shifters with power amplifiers, identical electrical circuits are connected, consisting of series-connected parallel inductive-capacitive oscillatory circuits, series of inductive-capacitive oscillatory circuits, the calculated capacitances of which are replaced (replaced) by internal capacities of piezoelectric transducer groups.
На ФИГ-1 показана схема устройства для возбуждения групп пьезоэлектрических акустических преобразователей.FIG-1 shows a diagram of a device for exciting groups of piezoelectric acoustic transducers.
Устройство содержит задающий генератор резонансной частоты 1, управляемые фазовращатели 2, включенные между задающим генератором и усилителями мощности 3, к выходам которых подключены идентичные электрические цепи, состоящие из последовательно соединенных между собой параллельного, индуктивно-емкостного, колебательного контура 4, последовательного, индуктивно-емкостного, колебательного контура 5-6, расчетная емкость которого замещена (заменена) внутренними емкостями группы, соединенных между собой, пьезоэлектрических акустических преобразователей 6. Расчетная емкость на схеме не обозначена, так как ее заменили внутренние емкости пьезоэлектрических акустических преобразователей.The device contains a master oscillator of a
В исходном состоянии задающий генератор 1 и усилители мощности 3 отключены от источника питания (на схеме не указан).In the initial state, the
Устройство для возбуждения пьезоэлектрических акустических преобразователей работает следующим образом. При подаче питающего напряжения, задающий генератор 1 генерирует электрические колебания, частота которых равна резонансной частоте пьезоэлектрических акустических преобразователей. Далее электрические колебания проходят через управляемые фазовращатели 2 и поступают в усилители мощности 3, к которым последовательно подсоединены параллельный индуктивно-емкостный колебательный контур 4, настроенный на вторую гармонику резонансных электрических колебаний задающего генератора, которую подавляет, пропуская электрические резонансные колебания основной частоты, что уменьшает нелинейные искажения. Пройдя через параллельный колебательный контур, токи резонансной частоты, возбуждают в последовательном колебательном контуре, в индуктивности и емкости резонансные колебания, величина амплитуды которых зависит от добротности элементов колебательного контура. Учитывая, что указанная добротность пьезоэлементов пьезоэлектрических акустических преобразователей весьма высокая, то замещение (замена) ими расчетной емкости последовательного колебательного контура, не приводит к потере его общей добротности. При этом, достигается максимально возможная амплитуда резонансных электрических колебаний на пьезоэлементах пьезоэлектрических акустических преобразователей и максимально используется мощность последовательного колебательного контура. Это дало возможность одним последовательным колебательным контуром обеспечить напряжением возбуждения одновременно группу пьезоэлектрических акустических преобразователей. Практически в фазированных акустических решетках количество акустических преобразователей доходит до 100 штук. Применение в изобретении одновременно нескольких усилителей мощности позволило произвести раздельное возбуждение групп пьезоэлектрических акустических преобразователей, что дало возможность, с помощью управляемых фазовращателей, осуществлять сканирование акустическими колебаниями в вертикальной и горизонтальной плоскости. Изобретение обеспечило увеличение акустического давления с высоким КПД.A device for exciting piezoelectric acoustic transducers works as follows. When applying a supply voltage, the
В результате экспериментов установлено, что на частоте 3 килогерца при расчетной емкости последовательного колебательного контура равной 1 микрофараде, ее можно заменить двадцатью пьезоэлектрическими акустическими преобразователями, при их внутренней емкости 0,05 мкф или десятью преобразователями, при внутренней емкости 0,1 микрофарада. Кроме того удалось паразитную внутреннюю емкость пьезоэлектрического акустического преобразователя использовать в качестве рабочей емкости последовательного колебательного контура с высоким КПД.As a result of the experiments, it was found that at a frequency of 3 kilohertz with a design capacity of a sequential oscillatory circuit equal to 1 microfarad, it can be replaced by twenty piezoelectric acoustic transducers, with their internal capacitance 0.05 microfarads or ten transducers, with an internal capacitance of 0.1 microfarads. In addition, it was possible to use the parasitic internal capacitance of the piezoelectric acoustic transducer as a working capacitance of a series oscillatory circuit with high efficiency.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108519A RU2706823C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108519A RU2706823C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2706823C1 true RU2706823C1 (en) | 2019-11-21 |
Family
ID=68652944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108519A RU2706823C1 (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2706823C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220766U1 (en) * | 2023-05-15 | 2023-10-03 | Акционерное Общество "Завод ПРОТОН" | PIEZOELECTRIC VIBRATION STAND FOR FATIGUE TESTING IN THE FREQUENCY RANGE 1-10 kHz |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683210A (en) * | 1970-04-13 | 1972-08-08 | Denki Onkyo Co Ltd | High voltage generating apparatus utilizing piezoelectric transformers |
SU366017A1 (en) * | 1970-11-17 | 1973-01-16 | Трест Сибцветметавтоматика | DEVICE FOR THE EXCITATION OF PLAYERS |
RU2196997C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-01-20 | ОАО Калужский завод "Автоприбор" | Piezoelectric accelerometer |
RU2294775C1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-03-10 | Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства (ГНУ КНИИСХ) | Piezo-electric ozonizer |
US7683554B2 (en) * | 2008-01-07 | 2010-03-23 | Midas Wei Trading Co., Ltd. | High-voltage lamp-ignition piezoelectric oscillator |
-
2019
- 2019-03-25 RU RU2019108519A patent/RU2706823C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683210A (en) * | 1970-04-13 | 1972-08-08 | Denki Onkyo Co Ltd | High voltage generating apparatus utilizing piezoelectric transformers |
SU366017A1 (en) * | 1970-11-17 | 1973-01-16 | Трест Сибцветметавтоматика | DEVICE FOR THE EXCITATION OF PLAYERS |
RU2196997C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-01-20 | ОАО Калужский завод "Автоприбор" | Piezoelectric accelerometer |
RU2294775C1 (en) * | 2005-07-13 | 2007-03-10 | Государственное научное учреждение Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства (ГНУ КНИИСХ) | Piezo-electric ozonizer |
US7683554B2 (en) * | 2008-01-07 | 2010-03-23 | Midas Wei Trading Co., Ltd. | High-voltage lamp-ignition piezoelectric oscillator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU220766U1 (en) * | 2023-05-15 | 2023-10-03 | Акционерное Общество "Завод ПРОТОН" | PIEZOELECTRIC VIBRATION STAND FOR FATIGUE TESTING IN THE FREQUENCY RANGE 1-10 kHz |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3315102A (en) | Piezoelectric liquid cleaning device | |
JP4088665B2 (en) | Ultrasonic wave generation method and apparatus | |
RU2706823C1 (en) | Device for excitation of piezoelectric acoustic transducers | |
US20060273689A1 (en) | Oscillatory-wave actuator and method for driving oscillatory-wave actuator | |
Beck et al. | Broadband vibration suppression assessment of negative impedance shunts | |
NO121560B (en) | ||
RU2669382C1 (en) | Method of generation of electrical quasi-harmonic vibrations in inductive-resistive load | |
RU2666191C1 (en) | Device for excitation of piezoelectric cells of electro-acoustic converters | |
Wei et al. | Design of an automatic impedance matching circuit based on frequency tracking of ultrasonic transducer | |
JP2018202294A (en) | Solid body oscillator oscillating circuit and ultrasonic beauty device | |
JPS58500107A (en) | Acoustic vibration generation method and acoustic vibration source to achieve this | |
US20040232806A1 (en) | Piezoelectric transformer, power supply circuit and lighting unit using the same | |
JP2021164915A (en) | Piezoelectric vibration device | |
Kumar et al. | Design and Simulation of MEMS Based Piezoelectric Vibration Energy Harvesting System | |
RU2648301C1 (en) | Ultrasonic transducer | |
RU220667U1 (en) | PIEZOELECTRIC VIBRATION STAND | |
Almgotir et al. | Harmonics elimination for DC/DC power supply based on piezoelectric filters | |
RU2453982C2 (en) | Self-excited oscillator circuit for exciting piezoelectric transformer | |
RU2649041C2 (en) | Electroacoustic piezoceramic transducer | |
US2951975A (en) | Ultrasonic soldering equipment | |
KR101516877B1 (en) | High Voltage Pulse Generator using Transformers | |
Plessky et al. | Bulk acoustic wave transformer employing periodically polled array of piezoelectric rods | |
RU188804U1 (en) | SHOCK ENERGY GENERATOR | |
RU188459U1 (en) | CONTROL AND GENERATION UNIT OF POWERFUL ULTRASONIC SIGNAL | |
US1812977A (en) | Oscillation generator |