SU432359A1 - Пьезоэлектрический преобразовательдавления - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  ,к области измерени  турбулентных пульсаций .давлени  и .может быть использовано в аэрогидродинамике и гидротехнике.

Известны пьезоэлектрические преобразователи давлен.и , содержащие пьезоэлемент биморфного типа, электроды которого разделены на п секций.

Однако известные .преобразователи имеют погрешность, .вызванную ко.нечны.м размера ,ми чувствительного эле.манта; например, нри измерении турбулентных пульсаций давлени  преобразовател -.ми о.динаковой чувствительностью и размерам.и 0,3 и 2 см результаты измерений отличаютс  в 10 ,и более раз. Кро .ме того, известные преобразователи не обеспечивают возмож.ность иЗ|Ме1репи  в широком частотном диапазоне ввиду специфичиости измер емого пр01цесса: турбулентные пульсации давлени  мен ют Знак (раст жение или сжатие) в пределах чувствительного элемента преобразовател . При этом генерируютс  электр.ические сигналы противоположной .пол рности , вследствие чего электрический сигнал на выходе преобразовател  уменьшаетс . В предлагае.мом преобразователе с целью повышени  точности пр.и из ме-рении турбулентных пульсадий давлени  .секции, соединенные между собой параллельно, объедннены в i групп, причем все иечетные группы со2

едипены между собой параллельно, а к ним последователь;ю .подсоединены все четные группы.

Иа фиг. 1, 2, 3 13ображены эпюры механических напр жений .на 1-й, 2-й и 3-ей моде колебаний соответственно; на фиг. 4, 5, 6 - соединение дл  работы преобразователи на 1-ом, П-ом II И1-ем частот 1ых диапазонах соответственно; на фнг. 7, 8, 9 - частотные характеристики преобразовател  iip;i работе на 1-ом, 11-ом и 111-ем днаназонах соответственно; на фнг. 10 - результирующа  частотна  характеристика преобразовани .

Преобразователь состоит из пьезопластины /, жестко соединенной с пассивной, например , .металлической пластипой 2. Иа поверхиости пьезоэлектрической пластины нанесены электроды, разделенные, например, на шесть секций 3. Кажда  секци  снабжена независимы-м электрическим выводом 4.

Разделение .приемной поверхности на секции (электроды) 3 дает возможность в зависимости от электрической коммутации секций переключать преобразователь при .из- герении нульсаций давлени  с 1-й моды на высшие фор.мы колебаннй. Это нрнводит к уменьшению эффектнвной прне.мной поверхности, в.доль которой происходит процесс взаимной компенсадии пульсаций

5э.,|. - ib // (л- d л- d у,

где 5 эф - эффективна  поверхность преобразовател ;

S - приемна  поверхность; /,- - форма колебаний ка произвольной i-oft моде.

В результате осреднение .пульсаций уменьшаетс , и полоса п ропуокани  преобразовател  расшир етс .

Увели-чива  число секций 3 на пьезонластине / можно расшир ть полосу пропускани  преобразовател  при измерении пульсаций давлени , есл.и коммутировать секции электр .ически по заданиому алгоритму.

Предложенное устройство работает слеауюшим образам. В качестве примера расс.мотрим работу трехдиапазонного преобразовател  при числе секций /г 6 (п - наименьшее общее кратное дл  числа диапазонов I, II, III) размером в 1 см.

При воздействии турбулентных пульсаций давлени  на жестко соединен-ные пластины / и 2 в пьез-оэлектрическом преобразователе возбуждаютс  механические напр жени . На 1-ом диапазоне все секции 3 с помощью электрических выводов 4 объедин ютс  в одну параллельную группу (), как показано .на флг. 4. Тогда электрически преобразователь соответствует дрототипу, сигналы, соответствующие положительным и отрицательным полуволн а.м четных ,мо.д полиостью скомпеПсированы (фиг. 2), а нечетных мод, кроме 1-й, ослаблены; дл  3-ей моды - в три раза (фиг. 3), дл  5-ой моды - в п ть раз и т. д. Частотна  характеристика преобразовател  при измерении турбулентных пульсаций на 1-ом диапазоне определ етс  1-ой .модой ц показапа на фиг. 7.

На 11-ом диапазоне секции объедин ютс  в две группы (1 2), соедипенные последовательно , как показало на фиг. 5. Здесь сигналы , соответствующие положительным и отрицательным полуволнам всех мод, кроме 2-ой, полностью скомпенсированы. Частотна  характеристика при измерении на И-ом диапазоне приведена на фиг. 8.

На 111-ем диапазоне секции объедин ютс , как показано на фиг. 6, и частотна  характеристика определ етс  3-ей модой (фиг. 9).

Результирующа  характеристика преобразовател  приведена на фиг. 10. Видно, что при разделеиии электродов на шесть изолированных секций (  6), объединенных в одну , две и три группы (, г 2, 1 3), пр.ичем все секции в каждой группе соединены между собой параллельно, все нечетные груп.пь соединены параллельно, и к ним последовательно подсоединены все четные группы, по.выщаетс  точность измерени  (напр.имер, на частоте 800 гц чувствительность предлагаемого преобразовател  выше чувствительности известного в 7 раз), и увеличиваетс  число частотных диапазонов.

Предмет изобретен и  

Пьезоэлектрический преобразователь давлени , содержащий льезоэлемент биморфного типа, электроды которого разделены на п секций, кажда  из которых имеет отдельный вывод, отличающийс  тем, что, с целью повышепи  точности .при измерении турбулентных пульсаций .давлени , в нем секции, соединенпые 1меж.ху собой параллельно, объединены в t групп, причем все печетные группы соеди.нены между собой параллельно, а к ним последовательно подсоединены все четные группы. 200 т 600 8ВО woo шз iws jsua woa 2000 .., , Риг W