UA12887U

UA12887U - Piezoelectric mechanical-electric transducer

Info

Publication number: UA12887U
Application number: UAU200505676U
Authority: UA
Inventors: Valerii Mykhailovych Sharapov; Maksym Pavlovych Musiienko; Tetiana Yuriivna Kysil; Olena Valeriivna Sharapova; Larysa Heorhiivna Kunytska
Original assignee: Cherkasy State Tech Univ; Valerii Mykhailovych Sharapov
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-03-15

Abstract

The proposed piezoelectric mechanical-electric transducer contains a piezoelectric element shaped as a parallelepiped with four pairs of electrodes and two matching charge amplifiers. The electrodes of each pair of the electrodes are arranged at the opposite sides of the piezoelectric element. The force applied to the piezoelectric element is perpendicular to the polarization vector.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до вимірювальної техніки, та може використовуватися у промисловості та 2 лабораторній практиці.The useful model belongs to the measuring technique, and can be used in industry and 2 laboratory practice.

Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з електродами та два узгоджувальних підсилювачі, причому використовуються підсилювач заряду та підсилювач напруги див. ПатентA known piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezoelectric element with electrodes and two matching amplifiers, and a charge amplifier and a voltage amplifier are used, see Patent

України Мо34316 А, 5011 1/16, С0О1Р15/09, опубл. 15.02.01, Бюл. Мої).of Ukraine Mo34316 A, 5011 1/16, С0О1Р15/09, publ. 15.02.01, Bul. My).

Недоліком цього перетворювача є порівняно невисока точність вимірювання.The disadvantage of this converter is the relatively low measurement accuracy.

Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент з електродами та два узгоджувальних підсилювачі |див. Патент України Мо34317 А, (3011 1/16, (з01Р 15/09, опубл. 15.02.01, Бюл. Мої11.A known piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezoelectric element with electrodes and two matching amplifiers | see Patent of Ukraine Mo34317 A, (3011 1/16, (z01R 15/09, publ. 15.02.01, Bul. Moi 11.

Вказаний перетворювач найбільше близький по технічній сутності до того, який заявляється, і вибраний в якості прототипу. 19 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення п'єзоелектричного перетворювача механічних величин шляхом використання двох узгоджувальних підсилювачів напруги, використання п'єзоелемента у вигляді прямокутного паралелепіпеда з чотирма парами електродів, їх розміщення, підключення та урахування напряму векторів поляризації та прикладеної сили РЕ.The specified converter is the closest in technical essence to the one that is claimed, and was chosen as a prototype. 19 The useful model is based on the task of improving the piezoelectric transducer of mechanical quantities by using two matching voltage amplifiers, using a piezoelectric element in the form of a rectangular parallelepiped with four pairs of electrodes, their placement, connection and taking into account the direction of the polarization vectors and the applied PE force.

П'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що заявляється, містить п'єзоелемент з електродами тадва узгоджувальних підсилювачі.The claimed piezoelectric transducer of mechanical quantities contains a piezoelectric element with electrodes and two matching amplifiers.

П'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що заявляється, відрізняється від прототипу тим, що п'єзоелемент виконаний у вигляді прямокутного паралелепіпеда з чотирма парами електродів, кожна з яких розташована на протилежних гранях п'єзоелемента, узгоджувальні підсилювачі виконані у вигляді підсилювачів напруги, причому вхід та вихід вихідного підсилювача та вхід додаткового підсилювача під'єднані до електродів, що розташовані на грані, перпендикулярній вектору поляризації, а вихід додаткового підсилювача в під'єднаний до електрода, що розташований на грані, паралельній вектору поляризації, а інші електроди під'єднані до загального проводу схеми, вектор сили Е прикладений до п'єзоелемента паралельно вектору поляризації Р.The claimed piezoelectric transducer of mechanical quantities differs from the prototype in that the piezoelectric element is made in the form of a rectangular parallelepiped with four pairs of electrodes, each of which is located on opposite faces of the piezoelectric element, the matching amplifiers are made in the form of voltage amplifiers, and the input and the output of the output amplifier and the input of the additional amplifier are connected to the electrodes located on the face perpendicular to the polarization vector, and the output of the additional amplifier is connected to the electrode located on the face parallel to the polarization vector, and the other electrodes are connected to common wire of the circuit, the force vector E is applied to the piezo element parallel to the polarization vector P.

Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного - результату. сEach of the specified distinguishing features is necessary, and all of them together are sufficient to achieve a technical result. with

Технічним результатом корисної моделі є підвищення точності вимірювання.The technical result of a useful model is an increase in measurement accuracy.

Корисна модель пояснюється кресленнями, де: со - на Фіг. показана електрична схема перетворювача, що пропонується. ГаA useful model is explained by drawings, where: so - in Fig. the electrical diagram of the proposed converter is shown. Ha

Перетворювач містить п'єзоелемент 1 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з чотирма парами електродівThe transducer contains piezo element 1 in the form of a rectangular parallelepiped with four pairs of electrodes

Зо / / / Я Я ге / - 2-27, 3-3, 4-4, які розташовані на гранях, перпендикулярних до вектору поляризації Р, а електроди 5-5 ", на гранях, паралельних до вектору поляризації та два узгоджувальних підсилювачі напруги 6 та 7, входи та виходи яких підключені до електродів 2-3 та 4-5, а загальний провід до електродів 2 8, А та 5, Вектор сили ЕЕ (механічної величини) прикладений до п'єзоелемента паралельно вектору поляризації Р. « 20 Перетворювач працює наступним чином. -вЗо / / / Я Я ге / - 2-27, 3-3, 4-4, which are located on the faces perpendicular to the polarization vector P, and electrodes 5-5 "on the faces parallel to the polarization vector and two matching amplifiers voltages 6 and 7, the inputs and outputs of which are connected to electrodes 2-3 and 4-5, and the common wire to electrodes 2 8, A and 5. The force vector EE (mechanical quantity) is applied to the piezo element parallel to the polarization vector P. " 20 The converter works as follows

При приложенні до п'єзоелементу сили Е на електродах 2 та 4 з'являється електричний заряд та електрична с напруга. Напруга підсилюється підсилювачами 6 та 7, та подається на електроди З та 5, створюючи два ланцюги :з» зворотного зв'язку |див. патенти України Мо34316 А та 34317 А, 5011 1/16, С0О1Р15/09, опубл. 15.02.01, Бюл. Мо1, а також Пьезозлектрические преобразователи (Справочное пособиє) /Шарапов В.М. и др. /Лод ред. В.М. 415 Шарапова. -Черкассь!: ЧГТУ, 2004. -435с.|. - В зв'язку з тим, що використовуються два підсилювачі, якість охвату зворотним зв'язком краща, ніж для одного підсилювача, що приводить до підвищення точності вимірювання. іме) Приклад конкретного використання. о У конкретному випадку використовувався п'єзоелемент з п'єзокераміки ЦТО-19 розміром 10 х1Ох4Омм. 20 Електроди на п'єзоелементі розміром 10х1О0мм розташовані так, як показано на Фіг. Підсилювачі зібрані на со мікросхемі КІ40УДВ. "М Перетворювач встановлювався на вібростенд 4805 фірми "Вгье! 8 Кіег" і піддавався впливу вібрації на частоті 100Гуц з прискоренням 19. Потім перетворювач за допомогою спеціального нагрівача нагрівався до температури 50-32С. Вимірювалася відносна похибка 5 для перетворювача за схемою прототипу та за схемою перетворювача, що заявляється. Результати вимірів: - прототип: 5-:2,190; с - перетворювач що заявляється: 5-1,290. воWhen force E is applied to the piezoelectric element, an electric charge and an electric voltage C appear on electrodes 2 and 4. The voltage is amplified by amplifiers 6 and 7, and applied to electrodes Z and 5, creating two feedback circuits: z» | see. patents of Ukraine Мо34316 А and 34317 А, 5011 1/16, С0О1Р15/09, publ. 15.02.01, Bul. Mo1, as well as Piezoelectric transducers (Reference manual) / Sharapov V.M. etc. / Lod ed. V.M. 415 Sharapova. -Cherkass!: ChGTU, 2004. -435 p.|. - Due to the fact that two amplifiers are used, the quality of the feedback coverage is better than for a single amplifier, which leads to an increase in the accuracy of the measurement. name) An example of specific use. o In a specific case, a piezo element made of piezoceramic TsTO-19 with a size of 10 x 1 x 4 Ohm was used. 20 Electrodes on a piezo element measuring 10x100mm are arranged as shown in Fig. The amplifiers are assembled on the KI40UDV microcircuit. "M The converter was installed on the vibrostand 4805 of the company "Vgye! 8 Kieg" and was exposed to vibration at a frequency of 100Hz with an acceleration of 19. Then the converter was heated to a temperature of 50-32C using a special heater. The relative error of 5 was measured for the converter according to the prototype scheme and according to the proposed converter scheme. Measurement results: - prototype: 5-:2,190; s - the declared converter: 5-1,290.

Claims

The formula of the invention

Piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezo element with electrodes and two matching amplifiers, which is distinguished by the fact that the piezo element is made in the form of a rectangular parallelepiped with four pairs of electrodes, each of which is located on opposite faces of the piezo element,

65 Matching amplifiers are made in the form of voltage amplifiers, and the input and output of the output amplifier and the input of the additional amplifier are connected to the electrodes located on the edge,

perpendicular to the polarization vector, and the output of the additional amplifier is connected to the electrode located on the face parallel to the polarization vector, and the other electrodes are connected to the common wire of the circuit, the force vector E is applied to the piezo element parallel to the polarization vector P. - cha ( ee) (ee) s h- -

with . and? - ime) (ee) Ge» SHYN that s 60 b5