Устройство для измерения пьезоэлектрического модуля Советский патент 1988 года по МПК H04R29/00 

ФигЛ

I Изобретение относится к измери- р-ельной технике и может быть испол)- ровано для измерения пьезоэлектричею JKoro модуля и электрической емкости Пьезоэлектрических элементов на стадии производства и применения, а также при калибровке эталонньсс датчиков переменной механической силы„

Целью изобретения является повы- Вение точности измерения пьезомодуля ic одновременным, обеспечением измерения емкости пьезоэлемента. I На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - схема узла нагружения. Устройство состоит из источника 1 |механической силы испытуемого пьезоэлемента 2, согласующего усилителя 3, компаратора 4, электронного ключа 5, разрядного резистора 6, счетчика 7 количества импульсов, измерителя 8 их длительности.

- Источник 1 механической силы

|создает в испытуемом пьезоэлементе 2 механическое напрягкение, при этом один электрод пьезоэлемента соединен с входом согласующего усилителя 3, которьй обеспечивает необходимое согласование с пьезоэлементом, а дру- |гой - с общей шинойо К выходу согласующего усилителя 3 подключен вход, компаратора 4, включенного по схеме I триггера Шмидта с заданными порога- |ми начала и конца разряда. Выход ком |паратора соединен с управляющим I входом нормально закрытого электронного ключа 5, коммутирующие выводы которого включены в разрыв цепи разрядного резистора 6 на общую шину, К выходу компаратора 4 также подключены входы счетчика 7 количества импульсов и измерителя 8 их длительности.

При монотонном изменении силы, приложенной к испытуемому элементу, на его электродах нарастает ЭДС пьезозаряда, а на выходе согласующего усилителя .3 пропорционально ей - напряжение. Когда величина напряже- ния достигает величины заданного порога начала разряд,а, на выходе копаратора 4 появляется напряжение, открывающее электронный ключ 5, который соединяет разрядный резистор с общей шинойо Пьезоэлемент 2 разряжается до тех пор, пока напряжени на выходе компаратора 4 снижается до значения порога конца разряда.

после чего компаратор 4 возвращается в исходное состояние и закрывает ключ 5.

Счетчик 7 импульсов регистрирует этот импульс, а измеритель длительности 8 измеряет его длительность. Дальнейшее измерение силы до максимального значения вызывает столько разрядных импульсов, сколько раз напряжение на входе компаратора 4 достигает заданного порога.

Электрическую емкость и пьезоэлектрический модуль определяют из соотношения

С -tJt- . d-. „ . и. f С

i«u:

где С - электрическая емкость

пьезоэлектрического элемента ; tu, - длительность разрядного

импульса ,

Uj, , и - значения напряжения разрядного импульса;

- пьезоэлектрический модуль пьезоэлектрического элемента

п - количество импульсов; ib - величина изменения механической силы, RP - сопротивление разрядного

резистора.

Узел нагружения (фиг. 2) состоит из плиты 9 с установленным на ней. испытуемым пьезоэлементом 2, на который соосно опирается шток 10, закрепленный на рычаге 11с помощью оси 12. К торцу штока прикреплен токосъемник 13, к которому подключен кабель для соединения с узлом измерения. Основание рычага 11 с помощью оси 14 закреплено на кронштейне 15. На незакрепленном конце рычага 11с помощью троса 16 подвешена гиря 17.

Формула изобретения

Устройство для измерения пьезоэлектрического модуля пьезоэлемента, содержащее источник механической силы, связанный с испытуемым пьезоэлектрическим элементом, один вывод которого соединен с входом согласующего усилителя, а другой - с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений и одновременного измерения емкости, выход согласующего усилителя соединен с входом компаратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, один из выводов которого через разрядный резистор

подключен к входу согласующего усилителя, а другой соединен с общей шиной, к выходу компаратораподключены параллельно счетчик количества импульсов и измеритель их длительности.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повьпиение точности измерения пьезо- модуля с одновременным обеспечением измерения емкости пьезоэлемента. При изменении силы, приложенной к испытуемому элементу, на его электродах нарастает ЭДС пьезозаряда, а на выходе усилителя 3 пропорционально ей - напряженнее Когда последнее достигает величины заданного порога начала разряда, на выходе компаратора 4 появляется напряжение, открывающее ключ 5, соединяющий резистор 6 с общей шиной. Пьезозлемент 2 разряжается до тех пор, пока напряжение на выходе компаратора 4 снизится до значения порога конца разряда, затем компаратор 4 возвращается в исходное состояние и закрывает ключ З Счетчик 7 регистрирует этот импульс, а измеритель 8 измеряет его длительность. Дальнейшее измерение силы до максимального значения вызывает столько разрядных импульсов, сколько раз напряжение на выходе компаратора 4 достигает заданного порога, 2 ил,, с € (Л

П

J6

К узлу ЦЧ

из нерения

/2

i

оfff

-15

15

fPu2.2