Цифровой измеритель коэффициента электромеханической связи пьезопреобразователей Советский патент 1985 года по МПК H04R29/00 G01R29/22 

Изобретение относится к испытаниям пьезоэлектрических преобразователей и может быть использовано при создании гидроакустических антенн и датчиков для ультразвуковых дефектоскопов. Известно устройство для определения коэффициента электромеханической связи пьезопреобразователей, содержащее перестраиваемый генератор электрических сигналов, индикатор напряжения, частотомер и исследуемый пьезоэлемент. При возбужде- 10 нии последнего переменным напряжением с помощью индикатора измеряются резонансная и антирезонансная частоты, по значениям которых с помощью специальных номограмм определяется коэффициент электромеханической связи исследуемого пьезоэлемента 1. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является измеритель коэффициента электромеханической связи пьезопреоб- 20 разователей содержащий последовательно включенные генератор тактовых импульсов, генератор качающейся частоты и частотомер, последовательно включенные четырехполюсник с исследуемым пьезопреобразователем, вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, и амплитудный детектор, в котором по измеренным частотам максимума и минимума модуля входного электрического импеданса рассчитывается коэффициент электромеханической зо связи 2. Недостатком известных устройств является низкая производительность измереНИИ,, так как отсутствует автоматизация процесса последних. Цель изобретения - повыщение произ- 35 водительности измерений коэффициента электромеханической связи преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель коэффициента электромеханической связи пьезопреобразователей, содержащий последовательно включенные генератор тактовых импульсов, генератор качающейся частоты и частотомер, последовательно включенныечетырехполюсник с исследуемым преобразователем, вход 45 которого содинен с выходом генератора качающейся частоты, и амплитудный детектор снабжен последовательно соединенными дифференцирующим каскадом, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и триггером Шмитта, выход которого подключен к входу «Внешний запуск, частотомера, и вычислителем, информационные входы которого подключены к выходу частотомера, а вход «Сброс соединен с вторым выходом генератора такто- 55 вых импульсов. На фиг. .1 представлена структурная схема цифрового измерителя коэффициента 11677 9 электромеханической связи пьезопреобразователей; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его действия, Цифровой измеритель коэффициента элек тромеханической связи пьезопреобразователей содержит последовательно включенные генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 качающейся частоты и частотомер 3, последовательно включенные четырехполюсник 4 с исследуемым пьезопреобразователем, вход которого соединен с выходом генератора 2 качающейся частоты, амплитудный детектор 5, дефференцирующий каскад б и триггер 7 Шмитта, выход которого подключен к входу «Внешний запуск частотомера 3, и вычислитель 8, информационные входы которого подключены к выходу частотомера 3, а вход «Сброс соединен с вторым выходом генератора 1 тактовых импульсов. Устройство работает следующим образом. Импульсы с периодом повторения Т с выхода генератора 1 тактовых импульсов запускают генератор 2 качающейся частоты, на выходе которого меняется частота сигнала от fi до fj (фиг. 2.9). Сигнал с качающейся частотой поступает одновременно на четырехполюсник 4 с исследуемым пьезопреобразователем и частотомер 3. Амплитудный детектор 5 выделяет огибающую напряжения выходного сигнала четырехполюсника 4, форма которого представляет частотную зависимость электрического импеданса (фиг. 2.,10) исследуемого преобразователя. Напряжение с выхода амплитудного детектора 5 дифференцируется в дифференцирующем каскаде 6, на выходе которого в моменты времени ti и ta происхрдит переход напряжения через нуль. Это соответствует минимуму и максимуму электрического импеданса исследуемого преобн разователя (точки а и б на фиг. 2.10). Цо напряжению с выхода дифференцирующего каскада 6 триггер 7 Шмитта вырабатывает короткие импульсы (фиг. 2.11) в моменты времени tt и ta, которые подаются на вход «Внещний запуск частотомера 3. По импульсу в момент времени ti частотомер 3 измеряет и выдает информацию о резонансной частоте Грисследуемого преобразователя, а по импульсу в момент времени tg об антирезонансной частоте fa (фиг. 2.9). Измеренные значения частот fp и foB виде кода поступают на вычислитель 8 коэффициента электромеханический связи К исследуемого преобразователя. Вычисления производятся по алгоритму Kf . Перевод вычислителя 8 в исходное состояние и подготовка его к повторному автоматическому измерению осуществляется импульсами с периодом Т, поступаюицим на

вход «Сброс, с второго выхода генератора 1 тактовых импульсов.

Предлагаемое изобретение значительно повышает производительность измерителя

коэффициента электромеханической связи за счет автоматизации процесса измерений и вычислений, что позволяет широко применять его при серийном производстве для контроля параметров пьезоэлементов.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КО ЭФФИЦИЕНТА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, содержащий последовательно включен ные генератор тактовых импульсов, генератор качающейся частоты и частотомер, последовательно включенные четырехполюсник с исследуемым пьезопреобразователем, вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, и амплитудный детектор, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений коэффициента электромеханической связи преобразователей, он снабжен последовательно соединенными дифференцирующим каскадом, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и триггером Шмитта, выход которого подключен к входу «Внешний запуск частотомера, и вычислителем, информационные в.ходы которого подключены к выходу частотомера, а вход «Сброс соединен с вторым В1)1ходом генератора тактовых импульсов.

Фиг.г