Пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G01K7/32 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится .к технике электрических измерений яеэлект.рических величин и может быть Использовано для измерения механических усилий и температуры.

Известны пьезоэлектрические преобразователи, содержащие два 1резонатора и два автогенератора, «включенные по дифференциальной схеме |1.

Недостатком таких .прербразователей является возможно€ТЬ йзмерёН:йя Лишь оДного параметра, например л1Ибо температуры, либо механических усилий.

Известен также пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатара, укрепленных на тор-цовых выступах упругого кольца и подключенных к двум автогенераторам 2.

Недостаткам -его является низкая частота при использовании его для одновременного измерения температуры и механичеСК1ИХ усилий.

Целью изобретения является повыщение точности при одновременном измерении температуры и механических усилий.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, ук1репленных на удругом элементе -и подключенных к двум автогенераторам, снабжен двумя преобразователям1и частота-код, вычислительным блоком и запомипающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены ко входам преобразователей частота-код, выходы .которых подключены

5 к вычислительному блоку, соединенному с запоминающим устройствам.

Кроме того, для улучшения линейности и повышения крутизны преобразования использовать в качестве пьезо1резонаторов

10 пьезокр:И.сталлы с LC-срезом.

iHa че|ртеже показана структурная схема предложенного преобразователя.

Пьезоэлектрический преобразователь содержит упругий элемент 1 с пьезо-кварцеS выми резонаторами 2 vi 3, подключенными к автогенераторам 4 и 5, выходы котррых подключены ко входам преобразователей частота-.код -5 и 7, соединенных с вычислительным блоком 8, связанным с запоминаю20щим уст1ройством 9.

Упругий элемент находится под воздействием силового и температурного полей. На торцовых поверхностях упругого элемента укреплены пьезокварцевые резонато25 ры 2 я 3, кристаллографические оои которых ориентированы так, что угол приложения силы относительно оси Z для одного резонатора равен 30°, а для другого 120°. Частоты генерации автогене1раторов 4 и

30 5 определяются следующим образом: V И N :. Ч 3 : .. .-- г. , ц -i ,,t + KiFF, , fy K2tt + naff, где KU, - .коэффидиедты преобразо- , вания по температуре; Kif, К-2Р - коэффициенты преобразования по силе; t, F - измеряемая температура и ,сила. . Известно, что наибольшая точность решения этой системы ура Внений достигается при выполнении условия Kit Kit - . Отсюда следует, что один из .коэффициентов преобразования .должен иметь обратный знак по ора.виению с другими, крометого, коэффициенты /С/ и KF должны быть близки по велич1ине «ли по меньшей мере соизмеримы. Обычно .используемые резонаторы АТ-среза не могут быть применены ,ъ предлагаемом устройстве. С целью обеспечения высокой линейное- 25 т.и и крутизны преобразования температурно-часготной .и сило-частотной характеристик применены резонаторы LC-среза, имерощие при оговоренной выше 0|риентации /TI /TS, 185 Гц/град, KIF П , 30 КЧР -120 Гц/И. Сигналы с выходов автогенераторов 4 и 5 поступают на входы преобразователей частота-код 6 т 7 соответственно, на выходе которых приобретают цифровую форму У unXi + aizXz, г/2 + azzXz, Y АХ, . .40 где У - вектО|р сигнала; X - вектор параметров; А - матрица коэффициентов силовой и температурной чувствительности. 45

777482 10 15 С выходов преобразователей .6 и 7 ,сигналы поступают, на вычислительный блок 8, решающий эту .систему уравнений следующим образам. ., где А- -матрица, об|ратная матрице А. В вычислительном устройстве 5 нроисходит пе1ремножение вектора сигнала Y на обратную матрицу.,коэффициентов , вызываем.ую из запоминающего устройства 9. В .результате решения ура;внен1ия получается оценка одновременно действующих «а чувствительный элемент температуры t и силы F. Предлагаемый преобразователь позволяет проводить одновременные измерения темпе,ратуры и механических усилий с достаточ.но высокой точностью, Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора, укрепленных на упругом элементе и подключенных к двум автогенераторам, отл и ч ающийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном измерении температуры и механических усилий, он снабжен двумя .преобразователями частотакод вычислительнь1м бло.ком « запоминающим устройством, причем выходы автогенераторов подключены ко входам преобразавателей частота-ко.д, выходы .которых подключены к вычислительному блоку. с запоминающим устроисоединенномуством. Псточники информации, принятые во внимание дри экспертизе: 1. Автор.ское свидетельство . СССР № 451927, кл. G-01 L 1/16, 1973. . 2. Авторское свидетельство СССР № 5581i89, кл.G 01 L 9/08, 1975.