Пьезоэлектрический трансформатор Советский патент 1981 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к приборо-. строению и может быть использовано, например, в высоковольтных источниках питания, трансформаторах, пусковых схемах. Известны пьезоэлектрические трансформаторы (.камертонного типа), содержащие консольно закрепленный на опоре четвертьволновой пьезоэлемент и параллельно ему, на некотором расстоячетвертьволновой пассивНИИ от него, ный элемент, например металлический l.. Однако в таких конструкциях трудно регулировать коэффициент трансформации и осуществлять настройку на заданную частоту и еще труднее изме.нять рабочую частоту пьезотрансформатора без существенного изменения коэффициента трансформации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический трансформатор, содержащий параллельно установленные раздельные пьезоэлектрические возбудитель с поперечной и ген.ератор с продольной поляризациями, торцы которых с одной стороны связаны через соедиш1телыа |е элементы f2. Недостатком этого устройства является отсутствие возможности регулировки коэффициента трансформации на заданной частоте расшире1тя диапазона рабочих частот без переделывания конструкции и повторной сложной настройки без габаритов. Цель изобретения - создание пьезоэлектрического трансформатора, позволяющего осуществить регулировку величины коэффициента трансформации и расширить интервал рабочих частот. Указанная цель достиг 1ется тем, что возбудитель и генератор выполнены в виде полых цилиндров, а соеинительный элемент выполнен в виде -образной металлической трубки, закрепленной средней частью врпоре,. 3 причем полости цилиндров и трубки заполнены вязкой жидкостью. На чертеже представлена схема пье зоэлектрического трансформатора, Пьезотрансформатор включает в себ входную секцию 1 с электродами на боковых поверхностях цилиндра и выво дами от электродов {возбудитель) выходную секцию 2 с электродами на торцовых поверхностях цилиндра и выводами от них, (генератор), V-образ ную, наполненную маслом трубку 3, опору %, состоящую из двух частей длиной 1 и IT. Стрелками показано направление поляризации цилиндрических пьезоэлементов. Входная секция 1 трансформатора возбудитель/ поляризована попе1№чно и при ее возбуждении электрическим . полем возникают ультразвуковые колебания, которые передаются по стенкам изогнутой трубки на выходную секцию поляризованную продольно. На основной резонансной .частоте и на гармониках в камертоне возникают продольные резонансные колебания и образуют ся стоячие волны с большой амплитудой упругих натяжений, что при данном креплении системы приводит к ув личению поданного сигнала на выходе в к Р43, где к.- коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации в числе других факторов определяется соотношением продольных и поперечны размеров секций (в данном случае ветвей), а также зависит от величины механических напряжений и их распределения по образцу. Изменяя массу ветвей (количество жидкости), изменяют механические напряжения (натяжения вдоль длины цилиндров, тем caiftiM изменяя эффективность преобразования механической энергии в электрическую. Коэффициент трансформации на рез нансной частоте определяется по фор муле где UL - электрическое напряжение. оиХ снимаемое с выход№ 1Х элек родов продольно поляризационного цилиндра (правая ветвь камертон Uav - электрическое напряжение на входе, приложенное по толщине цилиндра с радиал ной поляризацией (левая ветвь камертона ). 74 Таким образом, предлагаемый трансформатор является устройством с поперечным преобразованием энергии на входе и продольным преобразованием на выходе. Регулировка резонансной частоты предлагаемого трансформатора осуществляется по изменению уровня жидкости в сообщакицихся сосудах, т.е. в V-образной латунной трубке 3 и параллельно расположенных цилиндрах (предполагается, что плечи трансформатора одинаковых размеров и он настроен на максимум коэффициента трансформации). Измеренные величины коэффициента трансформации для предлагаемой конструкции могут иметь погрешность, связанную с температурными изменениями размера плеч камертонного пьезотрансформатора,.В связи с этим опора 4 пьезотрансформатора собирается из двух деталей t и t . При этом для коэффициента линейного расширения получают , где i о длина всей опоры I., t ее частейJ cLnn коэффициенты линейного ,-оП2. ширения плеч пьезотрансформатора:Д-Ь - изменение температуры. Учитывая, что 1 Е 4 fg получают D -ff . -I . Эта зависимость дает возможность по заданным коэффициентам линейного расширения определить длишл деталей, составляющих опору. Предлагаемый пьезоэлектрический трансформатор как высокостабильная механическая система с распределенными параметрами позволяет повысить помехоустойчивость и точность измерения в частотнь1х датчиках. Формула изобретения Пьезоэлектрический трансформатор, содержащий параллельно установленные раздельные пьезоэлектрические возбудитель с поперечной и генератор с продольной поляризациями,, торцы которых с одной стороны связаны через соединительные элементы, отличающийся тем, что, с целью регулировки коэффициента- трансфорнации и расширения интервала рабочих частот, возбудитель и генератор выпсхпнены D виде полых цилиндров, а соединительный элемент выполнен в виде V-образной металлической трубки, закрепленной средней частью в опоре, причем полости цилиндров и трубки заполнены вязкой жидкостью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №618811, кл. Н 04 В 17/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 620037, кл. Н 04 R 17/00, 1977 (прототип) ,