UA19710U

UA19710U - Piezoelectric mechanical-electric transducer

Info

Publication number: UA19710U
Application number: UAU200608474U
Authority: UA
Inventors: Valerii Mykhailovych Sharapov; Serhii Oleksandrovyc Filimonov
Original assignee: Valerii Mykhailovych Sharapov
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2006-12-15

Abstract

The proposed piezoelectric mechanical-electric transducer contains an axially-polarized cylindrical piezoelectric element and two matching amplifiers. At the inside surface of the piezoelectric element, a cylindrical electrode is arranged. At the outside surface, three electrodes are arranged, each of which is designed as a third part of a cylinder. At the end surfaces, ring electrodes are arranged. The input of the first amplifier is connected to the first outside electrode, and the output is connected to the first ring electrode. The input of the second amplifier is connected to the second and the third outside electrodes, and the output is connected to the second ring electrode. The internal electrode is connected to the common point of the transducer circuit.

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 у вигляді циліндра з електродами та узгоджуючий підсилювач |див. Патент України Моб9885А, 5011 1/16, З01Р15/09, опубл. 15.09.04,A known piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezoelectric element in the form of a cylinder with electrodes and a matching amplifier | see Patent of Ukraine Mob9885А, 5011 1/16, З01Р15/09, publ. 15.09.04,

Бюл. Мед).Bul. Honey).

Недоліком цього перетворювача є порівняно невисока точність вимірювання. 70 Відомий п'єзоелектричний перетворювач механічних величин, що містить п'єзоелемент у вигляді циліндра з електродами, який поляризований соосно, узгоджуючий підсилювач |див. Патент України Моб6б9884А, 50111/16,The disadvantage of this converter is the relatively low measurement accuracy. 70 A known piezoelectric transducer of mechanical quantities, containing a piezoelectric element in the form of a cylinder with electrodes, which is polarized coaxially, a matching amplifier | see Patent of Ukraine Mob6b9884A, 50111/16,

СО1Р15/09, опубл. 15.09.04, Бюл. Мод).СО1Р15/09, publ. 15.09.04, Bul. Mod).

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

Вказаний перетворювач найбільше близький по технічній сутності до того, який заявляється, і вибраний в 19 якості прототипу.The specified converter is the closest in technical essence to the one that is claimed, and was selected as a prototype.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення п'єзоелектричного перетворювача механічних величин шляхом використання двох узгоджуючих підсилювачів, використання п'єзоелемента у вигляді циліндра з електродами на внутрішній, зовнішній та торцевих поверхнях, що підключені до узгоджуючих підсилювачів таким чином, щоб утворювалося дві ланки зворотного зв'язку.The useful model is based on the task of improving the piezoelectric transducer of mechanical quantities by using two matching amplifiers, using a piezo element in the form of a cylinder with electrodes on the inner, outer and end surfaces connected to the matching amplifiers in such a way that two feedback links are formed "link"

П'єзоелектричний перетворювач механічних величин містить п'єзоелемент у вигляді циліндра з електродами, який поляризований соосно, та узгоджуючий підсилювач.The piezoelectric transducer of mechanical quantities contains a piezoelectric element in the form of a cylinder with electrodes, which is polarized coaxially, and a matching amplifier.

Пропонований перетворювач відрізняється від прототипу тим, що у перетворювач введено другий узгоджуючий підсилювач, а електроди на п'єзоелементі виконані у вигляді циліндра на внутрішній циліндричній поверхні, у вигляді трьох електродів на зовнішній циліндричній поверхні, у вигляді кілець на кожній торцевій 29 поверхні п'єзоелемента, причому вхід першого підсилювача під'єднаний до першої третини зовнішнього пла) циліндричного електрода, а вихід до першого електрода у вигляді кільця, вхід другого підсилювача під'єднаний до другої та третьої третини зовнішнього циліндричного електрода, а вихід до другого електрода у вигляді кільця, а електрод у вигляді циліндра під'єднаний до загального проводу схеми.The proposed converter differs from the prototype in that a second matching amplifier is introduced into the converter, and the electrodes on the piezo element are made in the form of a cylinder on the inner cylindrical surface, in the form of three electrodes on the outer cylindrical surface, in the form of rings on each end surface 29 of the piezo element , and the input of the first amplifier is connected to the first third of the outer cylindrical electrode, and the output to the first electrode is in the form of a ring, the input of the second amplifier is connected to the second and third thirds of the external cylindrical electrode, and the output is to the second electrode in the form of a ring, and the electrode in the form of a cylinder is connected to the common wire of the circuit.

Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного о 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: - на Фіг. показана електрична схема перетворювача, що пропонується. ФA useful model is explained by the drawings, where: - in Fig. the electrical diagram of the proposed converter is shown. F

Перетворювач містить п'єзоелемент 1 у вигляді циліндра з електродами 2, 3, 4, які розташовані на зовнішній циліндричній поверхні, електродом 5, який розташований на внутрішній циліндричній поверхні, та -- електродами б, 7 у вигляді кілець, які розташовані на кожній торцевій поверхні, та двох узгоджуючих підсилювача напруги 8, 9. Вхід узгоджуючого підсилювача 8 підключений до електрода 4, а вихід до електрода 6.The transducer contains a piezoelectric element 1 in the form of a cylinder with electrodes 2, 3, 4, which are located on the outer cylindrical surface, electrode 5, which is located on the inner cylindrical surface, and - electrodes b, 7 in the form of rings, which are located on each end surface, and two matching voltage amplifiers 8, 9. The input of the matching amplifier 8 is connected to electrode 4, and the output to electrode 6.

Вхід узгоджуючого підсилювача 9 підключений до електрода 2 і 3, а вихід до електрода 7. Циліндричний « електрод 5 підключений до загального проводу схеми. Вихідна напруга знімається з виходу узгоджуючого З підсилювача 8. с Перетворювач працює наступним чином.The input of the matching amplifier 9 is connected to electrodes 2 and 3, and the output to electrode 7. The cylindrical electrode 5 is connected to the common wire of the circuit. The output voltage is removed from the output of matching amplifier 8. c The converter works as follows.

Із» При дії на п'єзоелемент 1 сили Е (тиску Р або прискорення а) на електродах 2, 3, 4, б з'являється електричний заряд та електрична напруга. Напруга з електрода 4 подається на вхід узгоджуючого підсилювача 8. Підсилена напруга з підсилювача 8 подається на електрод 6. Напруга з електродів 2 і З подається на вхід узгоджуючого підсилювача 9. Підсилена напруга з виходу підсилювача 9 подається на електрод 7, створюючи - два ланцюги зворотного зв'язку |див. Пеезокерамические преобразователи физических величин / Шарапов В.М. (се) и др. - Черкассьі: ЧГТУ, 2005. - 631с.|.From" When the force E (pressure P or acceleration a) acts on the piezo element 1, an electric charge and an electric voltage appear on the electrodes 2, 3, 4, b. The voltage from electrode 4 is fed to the input of matching amplifier 8. The amplified voltage from amplifier 8 is fed to electrode 6. The voltage from electrodes 2 and C is fed to the input of matching amplifier 9. The amplified voltage from the output of amplifier 9 is fed to electrode 7, creating - two feedback circuits communication | see Piezoceramic converters of physical quantities / Sharapov V.M. (se) and others - Cherkassy: ChGTU, 2005. - 631 p.|.

В зв'язку з тим, що використовуються два підсилювачі, які підключені таким чином, щоб утворювалось дві 7 ланки зворотного зв'язку, якість обхвату зворотним зв'язком краща, ніж для одного підсилювача, що приводить - 70 до підвищення точності вимірювання.Due to the fact that two amplifiers are used, which are connected in such a way that two 7 feedback links are formed, the quality of the feedback loop is better than for a single amplifier, which leads - 70 to increase the accuracy of the measurement.

Приклад конкретного використання. с У конкретному випадку використовувався п'єзоелемент з п'єзокераміки ЦТО-19 з діаметром 25мм та висотоюAn example of a specific use. c In this particular case, a piezo element made of piezoceramics ЦТО-19 with a diameter of 25 mm and a height of

ЗБ5мм. Електроди на зовнішній поверхні п'єзоелемента, та торцевих поверхнях розташовані так, як показано наZB5mm. The electrodes on the outer surface of the piezo element and the end surfaces are located as shown in Fig

Фіг. Підсилювачі зібрані на мікросхемі К140УДВ. 29 Перетворювач встановлювався на вібростенд і піддавався впливу вібрації на частоті 100Гц з прискоренням с 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.Fig. The amplifiers are assembled on the K140UDV chip. 29 The transducer was installed on a vibration stand and subjected to vibration at a frequency of 100Hz with an acceleration of s 19. Then, the transducer was heated to a temperature of 50-32C using 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.

Результати вимірів: 60 прототип: 5-6,190; перетворювач, що заявляється: 5-5,390.Measurement results: 60 prototype: 5-6,190; claimed converter: 5-5,390.

Claims

65 Formula of the invention

Piezoelectric converter of mechanical quantities, containing a piezoelectric element with electrodes in the form of a cylinder, which is polarized coaxially, and a matching amplifier, which differs in that a second matching amplifier is introduced into the converter, and the electrodes on the piezoelectric element are made in the form of a cylinder on the inner cylindrical surface, in the form of three electrodes - on the outer cylindrical surface, in the form of rings - on each end surface of the piezo element, and the input of the first amplifier is connected to the first third of the outer cylindrical electrode, and the output - to the first electrode in the form of a ring, input of the second amplifier is connected to the second and third thirds of the outer cylindrical electrode, and the output is to 70 of the second electrode in the form of a ring, and the electrode in the form of a cylinder is connected to the common wire of the circuit. with with "c) "- in (o) "-

- and? - se) -i - 70 (42) because b5