Способ определения частоты антирезонанса (резонанса) пьезоэлемента Советский патент 1990 года по МПК G01N27/28 

Изобретение относится к области радиофизических измерений и может быть использовано при измерении электрофизических параметров пьезоэле- Центов (ПЭ), в частности пьезоке- рамических ПЭ.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов измерения за оценки погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала или ее умень- .

Способ заключается в следующем.

Измеряют коэффициент электромеха- н ческой связи (К) ПЭ, коэффициент нелинейных искажений возбуждающего сигнала (Ј), частоту резонанса . (fM вдш антирезонанса (fa) и по формуле

4f К ,

где К - коэффициент электромеханической связи, осуществляют оценку указанной составляющей погрешности измерения. При достижении f сопротивление ПЭ резко возрастает, отчего резко падает уровень сигнала первой гармоники в спектре тока через ПЭ и становится сравнимым или меньше уровня сигнала высших гармоник. Ввиду неизбежного, обычно до 3%, нелинейного искажения возбуждающего сигнала (L1) он может быть представлен в виде

U Asin(2tTft)+Bsin(4fTft + ) + + Csin(6 JTft + ) + . .. ,(1)

oo оэ

01

где f - частота возбуждающего сигнала-,

ц. - фаза i гармоники относительно первой;с А,В,С - амплитуды первой, второй и

т.д. гармоник.

Величину коэффициента нелинейных искажений определяют следующим образомЮ

8- (В + С2 ...)2/А.

Учитывая также, что сопротивление ПЭ в окрестности f (f - f)/ может быть представлено в виде15

le, I + 4qVV/«,

где Q - добротность пьезоэлемента, а на внешних гармониках ПЭ ведет себя как конденсатор, и его сопротивле-20 ние представлено в виде

Zn ( IZ 10//(),

где I Z10 f - сопротивление ПЭ на Јq ;

n - номер гармоники, начи- 25 ная с второй, а также учитывая, что фаза Z, может быть описана выражением

if,- arctg(2Qj), - 30

можно получить соотношение

„.

(27

« I -- от

Это соотношение дает возможность оценить различие в Јя, измеренной по ,, минимуму первой гармоники в спектре тока через ПЭ, и Ј« измерений по минимуму тока через ПЭ, формируемому всеми его гармоническими составляющими, при подаче на ПЭ сигнала ви- дд да (I).

Серия измерений fa при различных значениях величин Ј , К, Q подтвердила справедливость выражения (2), д5 однако сделать это соотношение более определенным не представляется возмож-, ным в силу случайного характера величины В, С. .. , , ,(|э, изменяющихся от генератора к генератору, а так- еп же зависящих от ряда внешних факто ров.

Введение операции подавления выс- йих гармоник в спектре сигнала, подаваемого на широкополосный вольтметр,

позволяет уменьшить величину |дЈ I, превышающую в ряде случаев допусти- .мую. Использование предлагаемого технического решения обеспечивает по :сравнению с существующими следующие преимущества:

возможность оценки величины составляющей, погрешности измерения fqCf), в ряде случаев являющуюся доминирующей;

возможность уменьшения величины этой составляющей погрешности, при необходимости до пренебрежимо малой;

техническое решение может быть распространено на способ измерения частоты антирезонанса или резонанса пьезоэлементов с кратными обертонами

Формула изобретения

Способ определения частоты анти- резонанса (резонанса) пьезоэлемента, основанный на возбуждении пьезоэлемента электрическим сигналом переменного тока на исследуемом обертоне колебаний, достижении минимума электрического сигнала-реакции пьезоэлемента, фиксации этого минимума, измерении частоты антирезонанса, соответствующей достигнутому минимуму, измерении электрофизических параметро определяющих погрешность измерения частоты антирезонанса, вычисление погрешности, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения путем оценки составляющей погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала, измеряют коэффициент электромеханической связи и коэффициент нелинейных искажений возбуждающего сигнала, и по формуле

Jf KzЈf , ,

где К - коэффициент электромеханической связи;

2- - коэффициент нелинейных искажений ,

f - частота антирезонанса, резонанса,

осуществляют оценку указанной погрешности, по которой судят об измеряемом параметре.

Изобретение относится к области радиофизических измерений и может быть использовано при измерении электрофизических параметров пьезоэлементов, в частности пьезокерамических пьезоэлементов. Целью изобретения является повышение достоверности результатов измерения. Цель достигается путем оценки составляющей погрешности измерения, вызванной нелинейными искажениями возбуждающего сигнала, или ее уменьшения. Предложенный способ обеспечивает возможность оценки величины составляющей погрешности измерений, которая в ряде случаев является доминирующей, возможность уменьшения величины этой составляющей погрешности до пренебрежимо малой. Техническое решение может быть распространено на способ измерения частоты антирезонанса или резонанса пьезоэлементов с кратными обертонами.