ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
PIEZOELECTRIC TRANSDUCER

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано для измерения параметров вибрации и удара, а также в смежных областях науки и техники в качестве датчика динамического давления и датчика силы.
Известен пьезоэлектрический преобразователь АР 2098 (см. Каталог фирмы ООО «ГлобалТест», 2017 г., стр. 59), состоящий из пьезокерамического элемента, закрепленного внутри корпуса, и предусилителя. Вышеуказанное устройство является наиболее близким по заявляемой сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Недостатками вышеуказанного устройства являются ограниченный диапазон измерения амплитуды измеряемого ускорения.
Решаемой технической задачей заявляемого изобретения является расширение области применения.
Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является расширение диапазона измерения амплитуды измеряемого ускорения за счет возможности уменьшения коэффициента преобразования при подключении к выходу пьезоэлектрического преобразователя внешнего усилителя.
Для достижения технического результата в пьезоэлектрическом преобразователе, состоящем из пьезокерамического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя, новым является то, что введен электронный ключ, первый выход которого соединен с входом предусилителя, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента.
Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет расширить область применения путем расширения диапазона измерения амплитуды измеряемого ускорения.
На фигуре приведена структурная схема заявляемого устройства.
Пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезоэлектрического элемента 1, закрепленного внутри корпуса 2, один вывод которого заземлен, предусилителя 3, электронного ключа 4, первый выход которого соединен с входом предусилителя 3, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя 3, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа 4, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента 1.
Устройство работает следующим образом.
При подключении пьезоэлектрического преобразователя к внешнему усилителю с зарядовым входом, он работает как вибропреобразователь с зарядовым выходом. Сигнал с пьезоэлемента 1 через электронный ключ 4 поступает на вход усилителя заряда, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное изменению заряда на пьезоэлементе 1. При подключении пьезоэлектрического преобразователя к внешнему усилителю с входом стандарта IEPE, он работает как вибропреобразователь со встроенной электроникой. Сигнал с пьезоэлемента 1 через электронный ключ 4 поступает на предусилитель 3, который работает по стандарту IEPE. На выходе предусилителя 3 формируется напряжение, пропорциональное изменению заряда на пьезоэлементе 1. Электронный ключ 4 переключается напряжением смещения, которым питается предусилитель 3 при подключении пьезоэлектрического преобразователя ко входу устройства стандарта IEPE.
Устройство опробовано на предприятии ООО «ГлобалТест». Был разработан макетный образец вибропреобразователя в металлическом корпусе, габаритные размеры которого составили d=19 мм, h=31,5 мм. Коэффициент преобразования в зарядовом режиме 20 пКл/g, в режиме стандарта IEPE - 20 мВ/g. Максимальное значение амплитуды измеряемого ускорения в режиме стандарта IEPE составило 250g, в зарядовом режиме - 5000g.