Устройство для преобразования механических колебаний в электрические Советский патент 1991 года по МПК H04R17/00 

О

Ю

о

Ю Ю Ю

Изобретение относится к электроакустике, а именно к технике преобразования механических колебаний в электрические, и может найти применение в вибродатчиках микрофонах и других электроакустических преобразователях.

Цель изобретения - увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума при преобразовании механических колебаний в электрические.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для преобразования механических колебаний в электрические.

Устройство состоит из пары склеенных пьезоэлементов 1 и 2, имеющих общий электрод в конденсаторе 3, а также электронного ключа 4, реализованного с помощью диода и генератора 5.

Устройство работает следующим обра- зом.

Механические колебания, которые необходимо преобразовать, воздействуют на пьезоэлементы 1 и 2, например путем прижатия их к объекту, меонические колеба- ния которого исследуются. Эти механические колебания, введенные в пьезоэлементы 1 и 2, усиливаются параметрическим способом в виду периодического изменения колеблющейся массы за счет ра- боты ключа 1 под действием электрических колебаний, подаваемых от генератора 5 колебаний, т.е. когда ключ 4 замкнут, замкнуты и два электрода конденсатора 3 и, следовательно, колеблющаяся масса меха- нической системы (т.е. масса с пьезоэлемен- та, с электродов которого снимается сигнал ввиду прямого пьезоэффекта) меньше, в сп- личие от случая, когда ключ 4 под действием генератора 5 разомкнут и сигнал снимается с механической системы, образованной двумя пьезоэлементами. Для выполнения условий параметрического усиления частота колебаний накачки со должна быть вдвое больше частоты полезною сигнала 0)с. Если для реализации двухчастотного (двухкон- турного) параметрического усиления к электродам конденсатора 3 подключен холоотой электрический контур б, настроенный на холостую частоту УХ, то должно выполняться

соотношение частот 2

(Он- -(0)с±0) X),

где п 1,2,3,...

Вследствие того, что производится one- рация параметрического усиления механических колебаний, общий коэффициент

передачи процесса, он же электромеханической связи, равен

К2 Кз Ки,

где Ki - «4 - коэффициенты передачи, соответственно, операций ввода механических колебаний в механическую систему, усиления механических колебаний, связи механической и электрической систем преобразователя (прямой пьезоэффект) и вывода электрических колебаний.

При отсутствии операции К2 усиления механических колебаний общий коэффициент шума процесса равен

v v „ -L

Кш Кш1 + кГ + 1с1кГ а при наличии операции усиления механических колебаний,

Y 1 - V 4- , v Кш КД11+ К1 Кш1КшЗ Ш3

где - коэффициенты шума соответствующих операций.

Разность Кш - Кш1 равна ЛКШ

МКу Ктз - Кз«ш2 + КШ4 1) - КзКшЗ + Кз - К,„4 + 1 . - -Ьf-jfa-.

Отсюда, при коэффициенте усиления

„ КэКщ2 + КШ4 - Кз-1 2 -КзКшз + Кш4 - КзКш2-1 коэффициент шума предлагаемого процесса К1ш меньше Кш традиционного при условии, что

КШ2 КшЗ + {Кш4 - 1).

Поскольку данное условие достаточно легко реализуемо, то при усилении механических колебаний предлагаемым устройством достигается увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума процесса. Формула изобретения Устройство для преобразования механических колебаний в электрические, содержащее пьезоэлемент и выходные клеммы, отличающееся тем, что, с целью увеличение коэффициента электромеханической связи и уменьшение коэффициента шума, в него дополнительно введены второй пьезоэлемент, имеющий с первым один общий электрод, электронный ключ и генератор напряжения, при этом электроды одного из пьезоэлемечтов соединены между собой через электронный ключ, подключенный к генератору напряжения, а электроды пьезоэлементов, не являющиеся общими для них, подключены к выходным клеммам.

Изобретение относится к электроакустике. В устройстве для увеличения коэффициента электромеханической связи и уменьшения коэффициента шума процесса преоб- разования механические колебания, введенные в это устройство, усиливаются параметрическим способом, а уже усиленные механические колебания преобразуются в электрические Устройство состоит издвухпьезоэлементов 1 и 2, имеющих одну общую обкладку в конденсаторе 3, электронного ключа 4, реализованного с помощью диода, и генератора 5. 1 ил.