Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрических преобразователей Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

1 )

.Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей и может быть использо- ваио в гидроакустике и дефектоскопии .

Цель изобретения - повышение точности определения за счет устранения погрешности, обусловленной электрической компенсацией пьезопласти- ны.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из генератора 1 радиоимпульсов, исследуемого пьезо преобразователя 2, широкополосного образцового пьезоприемника 3, коммутатора А, измерителя 5 отношения амплитуд радиоимпульсов и регистратора 6. Позицией 7 обозначена рабоча среда.

Сущность способа заключается в том, что для определения коэффициента К демпфирования достаточно из- мерить коэффициенты «(Хо) передачи исследуемого пьезопреобра- зователя на антирезонансной и резонансной частотах, определить их отношение и рассчитать искомь й коэффициент К, по формуле

tKt .

к,

ffVt p.(Xo).(x;)r

Ф.(Хо)

где К. - коэффициент электромеханической связи пьезомате

иала;

40

- волновые акустические сопротивления соответственно пьезопластинки и рабочей среды;

нормированный коэффици- 45 ент передачи пьезопреобра- зователя на антирезонансной частоте X в режиме излучения;

нормированный коэффици- 50 ент передачи пьезопре- образователя на резонансной частоте Х в режиме излучения.

При этом значения К, и применяемого пьезоматериала и среды определяются известными дами.

5

71

О

-

0

35

40

45

22

Способ осуществляют 1 следующим образом.

Из генератора 1 радиоимпульсов на электрический вход исследуемого преобразователя 2 подают электрические радиоимпульсы с амплитудой Ugj и частотой заполнения, равной антирезонансной частоте Х пьезопластинки исследуемого пьезопреобразователя 2, Возбуждающий электрический сигнал преобразователем 2 преобразуется в акустические импульсы, которые распространяются в рабочей среде 7 (например, воде) и принимаются широкополосным пьезоприемником 3, на электрическом выходе которого образуется электрический импульсный сигнал с амплитудой и2(Х). Затем генератор 1 перестраивают на резонансную частоту пьезопластинки исследуемого преобразователя и подают на вход преобразователя 2 электрические импульсы с той же амплитудой Ug, и частотой заполнения, равной резонансной частоте Х пьезопластинки. Возникающие при этом акустические импульсы принимаются широкополосным приемником 3, на электрическом выходе которого образуется импульсный сигнал с амплитудой U2(X(j).

В силу близкого расположения резонансной и антирезонансной частот передаточные коэффициенты рабочей среды и пьезоприемника при перестройке генератора 1 на резонансную частоту пьезопластинки исследуемого преобразователя 2 практически не изменяются. Поэтому отношение напряжений электрического сигнала на выходе образцового пьезоприемника 3 является пропорциональным отношению передаточных коэффициентов пьезопреобразователя 2:

UjiXol fliXa

nlXj „(Хо)

(2)

и(х;) Ф

с помощью измерителя 5 отношения амплитуд измеряется отношение напряений ( и UJ(XQ) и сигнал на выходе измерителя 5 отношения амплитуд является пропорциональным отношению нормированных коэффиц иентов передачи и ).

Искомое значение коэффициента К, демпфирования определяется путем расчета с помощью регистратора 6 согласно формуле (1).

313

Формула изобретения

Способ определения коэффициента мехаиического демпфирования пьезоэлектрических преобразователей, заключающийся в том, что возбуждают и регистрируют толщинные колебания пьезопластины преобразователя на антирезонансной частоте, по отношению зарегистрированных сигналов измеряют отношение коэффициентов передачи пьезоэлектрического преобразователя, с учетом величины которого определяют коэффициент механического демпфирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно возбуждают и регистрируют толщинные колебания пьезопластины на резонансной частоте, измеряют отношение коэффициентов передачи пьезопреобразователя на антирезонансной и резонансной частотах, а коэф

Составитель С.Волков Редактор А.Ревин Техред И.Попович Корректор А..0бручар

Заказ 1884/40 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

124

фициент К( механического демпфирования определяют по формуле

,

- f-Wu/tocF

- P.W

К

7

/о

5 /5

0

где Kj - коэффициент электромеханической связи пьезоматериала;

K,Z,/

/Zg,Zg, волновые акустические сопротивления соответственно пьезопластины и рабочей среды;

(j (Хд) - нормированный коэффициент передачи пьезопреобразователя на антирезонансной частоте

) - нормированный коэффициент передачи пьезопреобразователя на резонансной частоте Хр.

-

Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей. Цель изобретения - по- вьппение точности измерения коэффициента механического демпфирования (КД) пьезоэлектрических преобразователей (ПП). Для определения КД измеряют соотношение коэффициентов передачи исследуемого ПП в режиме излучения на антирезонансной и резонансной частотах ПП. По величине полученного отношения, используя известные для данного ПП значения коэффициента электромеханической связи и нормированного акустического сопротивления рабочей среды, судят о величине КД. Способ позволяет исключить операцию компенсации емкости ПП и с этим связанную систематическую погрешность.1 ил. (Л ю