UA12911U

UA12911U - Piezoelectric mechanical-electric transducer

Info

Publication number: UA12911U
Application number: UAU200505753U
Authority: UA
Inventors: Valerii Mykhailovych Sharapov; Maksym Pavlovych Musiienko; Tetiana Yuriivna Kysil; Olena Valeriivna Sharapova
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 voltage amplifiers. The electrodes of each pair of the electrodes are arranged at the opposite sides of the piezoelectric element. The input of the first amplifier that is used as the output amplifier of the transducer and the output of the second amplifier are connected to the electrodes that are arranged at the side of the piezoelectric element that is perpendicular to the polarization vector. The output of the first amplifier and the input of the second amplifier are connected to the electrodes that are arranged at the side that is parallel to the polarization vector. The remaining electrodes are connected to the common point of the transducer circuit. 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, З01Р15/09, опубл.15.02.01, Бюл. Мо11.of Ukraine Mo34316 A, 5011 1/16, З01Р15/09, publ. 15.02.01, Byul. Mo11.

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 Мо34317А, 3011 1/16, СО1Р 15/09, опубл.15.02.01, Бюл. Мо11.A well-known piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezoelectric element with electrodes and two matching amplifiers (see Patent of Ukraine Мо34317А, 3011 1/16, СО1Р 15/09, publ. 15.02.01, Bull. Мо11.

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 вихідного підсилювача та вихід додаткового підсилювача під'єднані до електродів, що 29 розташовані на грані, перпендикулярній вектору поляризації, а вихід вихідного підсилювача та вхід додаткового в підсилювача під'єднані до електродів, що розташовані на грані, паралельній вектору поляризації, а інші електроди під'єднані до загального проводу схеми, вектор сили Б прикладений до п'єзоелемента перпендикулярно 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 of the output amplifier and the output of the additional amplifier are connected to the electrodes located on the face perpendicular to the polarization vector, and the output of the output amplifier and the input of the additional amplifier are connected to the electrodes located on the face parallel to the polarization vector, and the other electrodes under connected to the common wire of the circuit, the force vector B is applied to the piezo element perpendicular to the polarization vector P.

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

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: о на Фіг. показана електрична схема перетворювача, що пропонується. ГаA useful model is explained by drawings, where: o in Fig. the electrical diagram of the proposed converter is shown. Ha

Перетворювач містить п'єзоелемент 1 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з чотирма парами електродів 39 2-2 5-5, розташованими перпендикулярно до вектору поляризації Р, та електродами 3-3, 4-4", розташованими -- паралельно до вектору поляризації та два узгоджу вальних підсилювачі напруги б та 7, входи та виходи яких підключені до електродів 2-3 та 4-5, а загальний провід до електродів 2, 3, 4 та 5. Вектор сили Е (механічної величини) прикладений до п'єзоелемента перпендикулярно вектору поляризації Р. «The transducer contains a piezo element 1 in the form of a rectangular parallelepiped with four pairs of electrodes 39 2-2 5-5 located perpendicular to the polarization vector P, and electrodes 3-3, 4-4", located parallel to the polarization vector and two aligned shaft voltage amplifiers b and 7, the inputs and outputs of which are connected to electrodes 2-3 and 4-5, and the common wire to electrodes 2, 3, 4 and 5. The force vector E (mechanical quantity) is applied to the piezo element perpendicular to the polarization vector R. "

Перетворювач працює наступним чином. З 50 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 ланцюгиThe converter works as follows. C 50 When force E is applied to the piezo 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 circuits

Із» зворотного зв'язку див. патенти України Мо34316А та 34317А, (3011 1/16, С0О1Р15/09, опубл.15.02.01, Бюл. МО1, а також Пьезозлектрические преобразователи (Справочное пособие) / Шарапов В.М. и др. // Под ред.From" feedback, see patents of Ukraine Мо34316А and 34317А, (3011 1/16, С0О1Р15/09, publ. 15.02.01, Byul. MO1, as well as Piezoelectric transducers (Reference manual) / V. M. Sharapov and others // Ed.

В.М.Шарапова. - Черкассь!: ЧГТУ, 2004. - 435с..V. M. Sharapova. - Cherkasy!: ChGTU, 2004. - 435p..

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. ка Приклад конкретного використання.Due to the fact that two amplifiers are used, the quality of feedback coverage is better than for one amplifier, which leads to an increase in the accuracy of the measurement. ka Example of specific use.

У конкретному випадку використовувався п'єзоелемент з п'єзокераміки ЦТО-19 розміром 1О0х1О0х4Омм. о Електроди на п'єзоелементі розміром 10х1О0мм розташовані так, як показано на Фіг. Підсилювачі зібрані на -к 70 мікросхемі К140УДВ.In this particular case, a piezo element made of piezoceramics ЦТО-19 with a size of 1О0х1О0х4 Омм was used. o The electrodes on the 10x100mm piezoelectric element are arranged as shown in Fig. The amplifiers are assembled on -k 70 microcircuit K140UDV.

Перетворювач встановлювався на вібростенд 4805 фірми "ВгцеІ 8 Кіег" і піддавався впливу вібрації на та частоті 100Гц з прискоренням Ід. Потім перетворювач за допомогою спеціального нагрівача нагрівався до температури 50-32. Вимірювалася відносна похибка 5 для перетворювача за схемою прототипу та за схемою перетворювача, що заявляється. Результати вимірів: 99 прототип: 5 2,190; с перетворювач що заявляється:The transducer was installed on a vibration stand 4805 of the company "VgceI 8 Kieg" and was exposed to vibration at a frequency of 100 Hz with an acceleration of Id. Then the converter was heated to a temperature of 50-32 with the help of a special heater. The relative error 5 was measured for the converter according to the circuit of the prototype and according to the circuit of the claimed converter. Measurement results: 99 prototype: 5 2,190; with the declared converter:

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,

in the matching amplifiers are made in the form of voltage amplifiers, and the input of the output amplifier and the output of the additional amplifier are connected to the electrodes located on the face perpendicular to the polarization vector, and the output of the output amplifier and the input of the additional amplifier are connected to the electrodes 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 perpendicular to the polarization vector P. - «- «- (о) с х- -

with . and? - ime) se) - 50 - c 60 b5