Способ определения параметров пьезопреобразователя Советский патент 1991 года по МПК G01R29/22 

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано при изготовлении и поверке ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности контроля параметров пьезопреобразователя.

На фиг.1 и 2 приведены графики, поясняющие предлагаемый способ; на фиг.З - структурная схема устройства, реализующего способ.

Способ контроля параметров пьезопреобразователя заключается в следующем. От генератора электрических сигналов на пье- зспреобраэователь подают импульс тока, имеющий форму одного периода синусоиды

(фиг.1 а), длительность которого равна периоду собственных колебаний пьезопреобразователя.

На обкладках преобразователя в течение длительности импульса тока образуется косинусоидальное напряжение (интеграл тока на физической емкости преобразователя). По окончании входного импульса продолжаются свободные собственные колебания преобразователя и возбуждается синусоидальное затухающее напряжение (фиг.1 б), амплитуда которого убывает по закону е . Измеряют максимальное напряжение U0 на преобразователе во время действия возбуждающего импульса и амплитуды Ui, U2. Ua трех первых полуволн своON VI Ю

4 Ю

бодных колебаний напряжения на преобразователе, по которым определяют параметры пьезопреобразователя. Коэффициент электромеханической связи К определяют по формуле

и0+Ы

(1-Д).

При небольшом затухании за период собственных колебаний Т0

(). где 5Т0 - затухание за период собственных колебаний

U124J1-U2, U32 I U2 I- U3 I.

Поправка А, которая учитывает отличие возбуждающего импульса от прямоугольного меандра, численно рассчитана для значений коэффициента электромеханической связи К в пределах 0,1-0,65 и ,8 и в виде семейства кривых изображена на фиг.2. Преобразователи с параметрами, выходящими за указанные пределы, практически не встречаются. Она также аппроксимируется выражением

0,055

A Y(0,68-k)-K-fO,01 где

к 0,017

14,43d10

Емкость преобразователя С можно получить, измерив экстремальное напряжение Dos для случая, когда вместо пьезопреобразователя включен эталонный конденсатор с емкостью Сэ.

Сэ Уоэ Сп-

Напряжение генератора 1 синусоидальных колебаний (фиг.З) подключают на вход логической схемы 2. Последняя пропускает на выход одиночные периоды си ну сои дал ьного напряжения, между которыми имеются паузы во много раз большей длительности (такой, что затухающие свободные колебания полностью прекращаются). Вырезанный импульс подают на усилитель 3 тока. В

держатель 4 включают или вставляют исследуемый пьезопреобразователь 5. Реакцию,. т.е. напряжение на пьезопреобразователе, наблюдают и измеряют с помощью осциллографа 6.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

Способ определения параметров пьезопреобразователя, заключающийся в подаче на него двухполярного возбуждающего импульса тока с длительностью каждой полуволны То/2, где Т0 - период собственных колебаний пьезопреобразователя, и измерении на пьезопреобразователе максимального значения напряжения UOBO время действия возбуждающего импульса, а также

амплитудных значений Ui, U2, Ua трех первых полуволн напряжения на пьезопреобразователе после окончания возбуждающего импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, возбуждающий

импульс тока имеет синусоидальную форму

г Т0, а коэффициi TO sin при О

1о

35

ент электромеханической связи К и коэффи- циент затухания б определяют по формулам

К Утгг

Uo+Ui

(1-А);

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано при изготовлении и поверке ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей. Цель изобретения - повышение точности контроля параметров пьезопреобразовате- ля. Способ заключается в возбуждении пье- зопреобразователя двухполярным импульсом тока и измерении максимального за время действия возбуждающего импульса напряжения Doна пьезопреобразователе, а также амплитуд Ui, U2, Ua трех первых полуволн напряжения на преобразователе после окончания возбуждающего импульса и определении параметров пьезопреобразователя по формулам, приведенным в описании изобретения. Благодаря использованию синусоидальной фермы возбуждающего импульса исключается ошибка, вызванная длительностью его фронта у прототипа, а также уменьшается ширина спектра измеряемого на преобразователе напряжения, что позволяет применить более точные измерительные приборы. 3 ил. W Ё

Увеличение точности при контроле параметров пьезопреобразователя достигается, во-первых, за счет того, что при использовании синусоидального возбуждающего импульса отсутствует присущая прототипу ошибка, вызванная конечной длительностью фронта возбуждающего импульса, во-вторых, синусоидальный возбуждающий импульс .имеет более узкий частотный спектр, что позволяет использовать более точную измерительную аппаратуру.

AJ12 -.ч

d )где )2; U2-U3 ;

и; (

(аб8 -k) к +0,01 -aio o.oss,

v 0.017

Ix -/Yf

14,43OT° дТ0 затухание за период.

Фиг.1

-5 §Г

OJ

I4