Пьезоэлектрический датчик Советский патент 1991 года по МПК H04R17/00 

о ю

4 VJ О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в датчиках, работающих в широком диапазоне температур, в частности в акселерометрах.

Целью изобретения является расширение области применения.

На чертеже схематически изображен пьезоэлектрический датчик.

Пьезоэлектрический датчик, содержащий установленный в корпусе 1 чувствительный элемент 2 в виде пьезоэлемента с электродами, согласующий усилитель 3, связанный с чувствительным элементом 2 посредством переходного кабеля 4, термо- корректирующий конденсатор 5, установленный в корпусе согласующего усилителя 3 и электрически параллельно подключенный к электродам чувствительного элемента.

Чувствительный элемент выполнен с температурным коэффициентом емкости Nc, большим по величине и одинаковым по знаку температурному коэффициенту изменения пьезомодуля его материала Nd, т.е. |Nc I Nd I . Ввиду того, что чувствительный элемент 2 и термокорректирующий конденсатор 5 разнесены в пространстве и температуры их нагрева отличаются, применен термокорректирующий конденсатор с нулевым температурным коэффициентом емкости. Величина емкости термокорректи- рующего конденсатора определяется из выражения

CK C3(Nc/Nd-1)-Ce, где Сэ - емкость чувствительного элемента; Сс - емкость переходного кабеля. Коэффициент преобразования по напряжению Su чувствительного элемента определяется следующим соотношением:

S -к dli

OU r S 1

Ьэ

где dij - пьезомодуль материала пьезоэлемента;

Сэ - электрическая емкость чувствительного элемента;

К - коэффициент, определяемый геометрическими и упругими характеристиками чувствительного элемента.

Температурный коэффициент коэффициента преобразования по напряжению равен

Ns (Nd - Nc)/(1 + Nc), где Nd -температурный коэффициент изменения пьезомодуля;

Nc - температурный коэффициент емкости чувствительного элемента.

Подключив термокорректирующий конденсатор емкостью С Сэ с нулевым тем- пературным коэффициентом емкости параллельно чувствительному элементу, получим температурный коэффициент емкости параллельно соединенных конденсаторов N3, равный

N3 Nc

1 +Х

Из условия полной термокомпенсации вытекает Nd N3. Отсюда находим

15

у- Nc 1 Х NT1

Изобретение позволяет полностью тер- мостабилизировать коэффициент преобразования по напряжению пьезоэлектрического чувствительного элемента. При этом коэффициент преобразования изменяется в 1 /(1 + X) раз.

Отсутствие термокорректирующего конденсатора в корпусе, где расположен чувствительный элемент (измерительный узел)

приводит к уменьшению массы и габаритов данного узла, что дает возможность, например, измерять параметры вибраций легких Объектов, тонких оболочек, нежестких поверхностей и т.д.

Формула изобретения Пьезоэлектрический датчик, содержащий установленный в корпусе чувствительный элемент, согласующий усилитель,

связанный с чувствительным элементом посредством переходного кабеля, термокорректирующий конденсатор, электрически параллельно подключенный к электродам чувствительного элемента, отличающийс я тем, что, с целью расширения области применения, чувствительный элемент выполнен с температурным коэффициентом емкости Nc, большим по величине и одинаковым по знаку температурному коэффициенту изменения пьезомодуля его материала Nd, а термокорректирующий конденсатор установлен в корпусе согласующего усилителя и имеет нулевой температурный коэффициент емкости, причем величина емкости

термокорректирующего конденсатора Ск определяется из выражения

Ск C3(Nc/Nd - 1) - Сс, где Сэ - емкость чувствительного элемента; Сс - емкость переходного кабеля.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение области применения. Пьезоэлектрический датчик содержит установленный в корпусе 1 чувствительный элемент 2, согласующий усилитель 3, переходный кабель 4, термокорректирующий конденсатор 5, установленный в корпусе согласующего усилителя 3 и электрически параллельно подключенный к электродам чувствительного элемента. Чувствительный элемент выполнен с температурным коэффициентом емкости Nc, большим по величине температурного коэффициента изменения пъезомодуля его материала и одинаковым с ним по знаку. Термокорректирующий конденсатор имеет нулевой температурный коэффициент емкости. При действии температуры на датчик в нем происходит термостабилизация коэффициента преобразования. Приведена формула расчета величины емкости термо- корректирующего конденсатора. 1 ил