SU1624704A1

SU1624704A1 - Piezoelectric transducer

Info

Publication number: SU1624704A1
Application number: SU884617505A
Authority: SU
Inventors: Сергей Георгиевич Одинцов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2645
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1991-01-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Цель изобретени - расширение области применени . Пьезоэлектрический датчик содержит установленный в корпусе 1 чувствительный элемент 2, согласующий усилитель 3, переходный кабель 4, термокорректирующий конденсатор 5, установленный в корпусе согласующего усилител 3 и электрически параллельно подключенный к электродам чувствительного элемента. Чувствительный элемент выполнен с температурным коэффициентом емкости Nc, большим по величине температурного коэффициента изменени пъезомодул его материала и одинаковым с ним по знаку. Термокорректирующий конденсатор имеет нулевой температурный коэффициент емкости . При действии температуры на датчик в нем происходит термостабилизаци коэффициента преобразовани . Приведена формула расчета величины емкости термо- корректирующего конденсатора. 1 илThis invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to expand the scope. The piezoelectric sensor contains a sensing element 2 installed in the housing 1, a matching amplifier 3, a transition cable 4, a thermocorrection capacitor 5 installed in the housing of the matching amplifier 3 and electrically connected in parallel to the electrodes of the sensitive element. The sensing element is made with a temperature coefficient of capacitance Nc, large in magnitude of the temperature coefficient of variation of the piezoelectric module of its material and the same sign with it. Thermocorrection capacitor has a zero temperature coefficient of capacitance. Under the effect of temperature on the sensor, a thermal stabilization of the conversion coefficient occurs in it. A formula is given for calculating the capacitance value of a thermo-corrective capacitor. 1 silt

Description

о юo you

4 VJ О4 VJ About

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано в датчиках, работающих в широком диапазоне температур, в частности в акселерометрах .The invention relates to a measurement technique and can be used in sensors operating in a wide range of temperatures, in particular in accelerometers.

Целью изобретени вл етс расширение области применени .The aim of the invention is to expand the scope.

На чертеже схематически изображен пьезоэлектрический датчик.The drawing schematically shows a piezoelectric sensor.

Пьезоэлектрический датчик, содержащий установленный в корпусе 1 чувствительный элемент 2 в виде пьезоэлемента с электродами, согласующий усилитель 3, св занный с чувствительным элементом 2 посредством переходного кабел 4, термо- корректирующий конденсатор 5, установленный в корпусе согласующего усилител 3 и электрически параллельно подключенный к электродам чувствительного элемента.A piezoelectric sensor containing a sensor element 2 in the form of a piezoelectric element with electrodes, a matching amplifier 3 connected to the sensor element 2 by means of a transition cable 4, a thermo-corrective capacitor 5 installed in the case of a matching amplifier 3 and electrically connected in parallel with the electrodes sensitive element.

Чувствительный элемент выполнен с температурным коэффициентом емкости Nc, большим по величине и одинаковым по знаку температурному коэффициенту изменени пьезомодул его материала Nd, т.е. |Nc I Nd I . Ввиду того, что чувствительный элемент 2 и термокорректирующий конденсатор 5 разнесены в пространстве и температуры их нагрева отличаютс , применен термокорректирующий конденсатор с нулевым температурным коэффициентом емкости. Величина емкости термокорректи- рующего конденсатора определ етс из выражени The sensing element is made with a temperature coefficient of capacitance Nc, large in size and equal in sign to the temperature coefficient of variation of the piezoelectric module of its material Nd, i.e. | Nc I Nd I. Since the sensitive element 2 and the thermocorrection capacitor 5 are separated in space and their heating temperatures differ, a thermocorrection capacitor with a zero temperature coefficient of capacitance is used. The capacitance of the thermocorrection capacitor is determined from the expression

CK C3(Nc/Nd-1)-Ce, где Сэ - емкость чувствительного элемента; Сс - емкость переходного кабел . Коэффициент преобразовани по напр жению Su чувствительного элемента определ етс следующим соотношением:CK C3 (Nc / Nd-1) -Ce, where Ce is the capacitance of the sensing element; Сс - transition cable capacity. The conversion factor for the voltage Su of the sensing element is determined by the following relationship:

S -к dliS -k dli

OU r S 1Ou r s 1

ЬэLe

где dij - пьезомодуль материала пьезоэлемента;where dij - piezoelectric material of the piezoelectric element;

Сэ - электрическа емкость чувствительного элемента;Ce is the electrical capacitance of the sensing element;

К - коэффициент, определ емый геометрическими и упругими характеристиками чувствительного элемента.K - coefficient determined by the geometric and elastic characteristics of the sensitive element.

Температурный коэффициент коэффициента преобразовани по напр жению равенThe temperature coefficient of the conversion coefficient for voltage is

Ns (Nd - Nc)/(1 + Nc), где Nd -температурный коэффициент изменени пьезомодул ;Ns (Nd - Nc) / (1 + Nc), where Nd is the temperature coefficient of variation of the piezoelectric modulus;

Nc - температурный коэффициент емкости чувствительного элемента.Nc is the temperature coefficient of the capacitance of the sensitive element.

Подключив термокорректирующий конденсатор емкостью С Сэ с нулевым тем- пературным коэффициентом емкости параллельно чувствительному элементу, получим температурный коэффициент емкости параллельно соединенных конденсаторов N3, равныйBy connecting a thermocorrection capacitor with a capacitance С Сэ with a zero temperature coefficient of capacitance parallel to the sensitive element, we obtain the temperature coefficient of capacitance of parallel-connected capacitors N3, equal to

N3 NcN3 Nc

1 +Х1 + X

Из услови полной термокомпенсации вытекает Nd N3. Отсюда находимFrom the condition of full thermal compensation follows Nd N3. From here we find

1515

у- Nc 1 Х NT1 y- Nc 1 x NT1

Изобретение позвол ет полностью тер- мостабилизировать коэффициент преобразовани по напр жению пьезоэлектрического чувствительного элемента. При этом коэффициент преобразовани измен етс в 1 /(1 + X) раз.The invention makes it possible to completely stabilize the conversion coefficient for the voltage of the piezoelectric sensing element. The conversion factor is then changed 1 / (1 + X) times.

Отсутствие термокорректирующего конденсатора в корпусе, где расположен чувствительный элемент (измерительный узел)The absence of a thermocorrection capacitor in the case where the sensitive element is located (measuring unit)

приводит к уменьшению массы и габаритов данного узла, что дает возможность, например , измер ть параметры вибраций легких Объектов, тонких оболочек, нежестких поверхностей и т.д.leads to a decrease in the mass and dimensions of this site, which makes it possible, for example, to measure the vibration parameters of light Objects, thin shells, non-rigid surfaces, etc.

Claims

Claims of the invention A piezoelectric sensor comprising a sensing element mounted in a housing, a matching amplifier,

associated with the sensing element by means of a transition cable, a thermocorrection capacitor electrically connected in parallel to the electrodes of the sensing element, characterized in that, in order to expand the field of application, the sensing element is made with a temperature coefficient of capacitance Nc, large in magnitude and of the same temperature coefficient of change the piezo module of its material is Nd, and the thermocorrection capacitor is installed in the housing of the matching amplifier and has zero temperature th coefficient of capacitance, wherein the capacitance value

thermocorrection capacitor Sc is determined from the expression

Sc C3 (Nc / Nd - 1) - Cc, where Ce is the capacitance of the sensitive element; Сс - transition cable capacity.