Пьезоэлектрический вибропреобразователь Советский патент 1989 года по МПК G01H5/00 

фг/е. 7

Изобретение предназначено для измерения виброускорения различньк объектов: машин, средств транспорта, приборов и может быть использовано для измерения вибрации объектов, работающих в условиях с неоднородной температурой среды.

Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет уменьшения температурной нестабильности Пьезоэлектрического датчика путем компенсации температурной нестабильности заряда.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - установ- ка датчиков на объект для измерения виброускорени, действующего вдоль оси В-В, находящейся в плоскости, параллельной главным осям установки датчиков; на фиг.З - то же, действующего вдоль оси С-С, находящейся в плоскости и пересекающейся в точке D с главными осями установки датчиков.

Вибропреобразователь содержит первый и второй пьезоэлектрические датчики 1 и 2, усилитель 3 заряда уси литель 4 напряжения, регулируемое звено 5 усилителя напряжения и дифференциальный усилитель 6,

Вибропреобразователь работает следующим образом.

Датчики 1 и 2 преобразуют механи ческие колебания объекта 7 в электрический сигнал в виде заряда. На .ходах усилителя заряда и усилителя напряжения образуются напряжения разного знака и пропорциональные ускорениям, действующим вдоль главных осей установки датчиков, Поскольку .эти напряжения подведены к разным входам дифференциального усилителяs полезные- сигналы, пропорциональные действующим на каждьй датчик ускорениям, с.кладываются, а помехи вычитаются.

Напряжения полезного сигнала на выходе усилителя 3 заряда и выходе усилителя 4 напряжения можно представить в виде

(t)KoH(1-Ы„йТ°); (t) К„, (l-f-oC uT), где S(t) - механические колебания К ,Кд - коэффициенты преобразования через усилитель напряжения, и усилитель заряда соответственно при заданной температуре;

удельные коэффициенты изменения чувствительности усилителя напряжения и усилителя заряда; йТ - изменение температуры

окружающей среды, причем коэффициент преобразования пьезокерамики с увеличением темпера- туры уменьшается при работе на усилитель напряжения и увеличивается при работе на усилитель заряда. На выходе дифференциального усилителя 6 возникает напряжение

и.

S(t)KpK

он+К,,-Ко„о1„ЛТ (Кр ,, -j

ог;к:: э.

где К - коэффициент передачи регулируемого звена 5 усилителя напряжения;

Y. - коэффициент передачи дифференциального усилителя,

Если выбрать К --;т-, то U,g

W-H

S(t)Kj,,jKg и напряжение на выходе дифференциального усилителя 6 не зависит от температуры датчиков. Выходное напряжение дифференциального усилителя можно записать в виде

Un. ийииО. Ue

быи

вх. неинь йх.инб

),

де UBX, неинь входное напряжение на неинвертирующем

входе; и „ц. - входное напряжение

О ) п W

на инвертирующем вхо

. ,де

п - отношение сопротивления резисторов, установленных во внешних цепях дифференциального усили- -теля,

nocKOjy Ky на входы дифференциального усилителя поданы противофазные полезные сигналы, на его выходе будет всегда сигнал, равный сумме вход- ных сигналов, независимо от того, к какому из входов дифферени гального усилителя подключены выходы усилителя заряда ri усилителя напряжения,

Формула изобретения

Пьезоэлектрический вибропреобразо- ватёль, содержащий последовательно

соединенные ггьелозлектрический датчик и усилитель заряда, о т л н - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения точности, он снабжен по- следоватапьно соединенными вторым

пьезоэлектрическим датчиком, усилителем напряжения с регулируемым коэффициентом усиления и дифференциальным усилителем, второй вход которого соединен с выходом усилителя заряда.

Изобретение предназначено для измерения виброускорения различных объектов: машин, средств транспорта, приборов -и может быть использовано для измерения вибрации объектов/ работающих в условиях с неоднородной температурой среды. Цель изобретения повышение точности - достигается за счет уменьшения температурной нестабильности пьезоэлектрического датчика путем компенсации температурной нестабильности заряда. Пьезо-, электрический вибропреобразователь содержит два пьезоэлектрических датчика 1 и 2, один из которых (1) последовательно соединен с усилителем заряда, а другой (2) - с регулируемым усилителем напряжения. Выход усилителя заряда присоединен к одному входу :дифференциального усилителя 6, к другому входу которого присоединен выход регулируемого усилителя 4 напряжения. Поскольку температурные нестабильности заряда и напряжения имеют разные знаки, то их вклад в выходной сигнал компенсируется, причем, регулируя коэффициент передачи регулируемого звена 5 усилителя напряжения, можно добиться полной компенсации, Полезные сигналы от обоих датчиков складываются, так как усилитель 3 заряда инвертирует сигнал. 3 ил.

ТП

Составитель В.Чулков Редактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова

Заказ 1349/47

Тираж 512

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

В Фие. 2

Корректор М.Шароши

Подписное