Электрическая схема замещения при проектировании преобразователей
При проектировании преобразователей на основе пьезоэлектрических резонаторов, знание структуры и параметров их электрической схемы замещения безусловно необходимо. В качестве примера рассмотрим согласование удаленного пьезоэлектрического излучателя ультразвука с генератором возбуждения. Схема согласования излучателя приведена на рис.7.
Для простоты общая распределенная емкость соединительного кабеля заменена локальной емкостью Ск. Из рисунка видно, что в отсутствии индуктивности генератор напряжения возбуждения сильно нагружен паразитными токами İК и İэл, не участвующими в генерировании ультразвука. Общий ток генератора равен
İг = İк + İэл + İмех
Разработчик должен в максимально возможной степени исключить паразитные токи. Он замечает, что эти токи текут через конденсаторы, и, следовательно, опережают напряжение возбуждения на π/2. Если он поставит параллельно пьезорезонатору дроссель, то ток через дроссель, напротив, будет отставать от напряжения на те же π/2. Следовательно, токи направлены в противоположные стороны и при какой-то величине Lдр на частоте резонанса они полностью скомпенсируют друг друга. Генератор будет отдавать только полезный ток İмех, т.е.
İг = İмех İк = İДР = İэл = 0
Он также замечает, что (С0 || Ск) и Lдр образуют параллельный колебательный контур, комплексное сопротивление которого на частоте резонанса стремится к бесконечности. Общий ток через колебательный контур равен нулю. Индуктивный и емкостный токи в точности компенсируют друг друга. А так как за излучение отвечает только динамическое сопротивление R, то частота параллельного колебательного контура должна быть равна частоте FS излучаемого ультразвука. Таким образом, задача согласования решена разработчиком минимальными средствами – установкой всего одного небольшого дросселя. Подобное решение использовано, в частности, в выпускаемом сегодня UFM 005, отечественном микропроцессорном ультразвуковом расходомере - счетчике. Исследование пьезоэлектрического резонатора 3.1. Объект исследования. Объектом исследования является пьезоэлектрический резонатор (рис.8), представляющий собой диск диаметром 8мм и толщиной 1мм из пьезокерамики ЦТС-19 (цирконат-титанат свинца: PbZrO3 - PbTiO3 c модифицирующими добавками). Емкость С0 «заторможенного» резонатора составляет ~ 710 пФ. Для проведения предварительных расчетов и сравнения в дальнейшем полученных результатов с ожидаемыми, необходимо знание основных паспортных характеристик пьезокерамики ЦТС-19.
Таблица 1 Паспортные характеристики пьезокерамики ЦТС-19.
3.2. Экспериментальный стенд. На рис.9 приведена электрическая схема экспериментального стенда для определения параметров эквивалентной схемы замещения пьезорезонатора методом Р-А. Все резисторы и переключатели измерительной схемы размещены в экранированном боксе. Генератор сигналов и измерительные приборы подключены к боксу с помощью коаксиальных кабелей. Исследуемый резонатор располагается на его боковой стороне в специальном держателе. Переключатель S1 при проведении измерений методом Р-А должен быть замкнут. При разомкнутом переключателе реализуется другой метод – метод переменной электрической нагрузки. Переключатель S2 устанавливается в положение 2. В положении 1 пьезорезонатор подключается к измерительному преобразователю, который в данной работе не используется. При снятии АЧХ напряжение возбуждения UB пьезорезонатора поддерживается неизменным. Его величина выбирается в диапазоне 20…40 мВ, но такой, чтобы сигнал был достаточен для стабильной работы частотомера в используемом диапазоне частот. Напряжение на выходе измерительной схемы зависит от моды колебаний и измеряется в зависимости от частоты на диапазонах 1, 3 или 10 мВ. Внимание! При подготовке к работе первыми включаются в сеть измерительные приборы и лишь затем генератор сигнала.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1069)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |