Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(72) Авторы Семченко Игорь Валентинович Хахомов Сергей Анатольевич Барсуков Сергей Дмитриевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины(57) Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента, содержащее управляемый генератор, связанный с его выходом усилитель и соединенный с последним ультразвуковой преобразователь, и устройство индикации,отличающееся тем, что дополнительно содержит делитель напряжения, дифференциальный усилитель, при этом вход делителя напряжения соединен с ультразвуковым преобразователем, выход делителя напряжения соединен с одним из входов дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с устройством индикации, а другой вход дифференциального усилителя соединен с акустоэлектрическим элементом. Полезная модель относится к области акустических измерений и может быть использована для измерения амплитудно-частотной характеристики пьезоэлектрических преобразователей в процессе их изготовления и экспериментальных лабораторных исследованиях. 46242008.08.30 Известно устройство для измерения параметров пьезоэлектрических резонаторов, содержащее генератор, связанный с его выходом измерительный мост 1, 2, 3 и соединенное с последним устройство индикации 1. Исследуемый пьезоэлектрический резонатор включен в одно из плеч измерительного моста. Известное устройство относится к классу устройств с пассивным методом возбуждения резонатора. В нем применен мостовой метод измерения. Устройство позволяет получить высокую точность измерений при привязке к эталонам электрических физических величин. В данной схеме эталонными величинами являются элементы 1, 2, 3, точность подбора которых ограничит точность отсчета измеряемой величины. Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента, содержащее управляемый генератор, связанный с его выходом усилитель, делитель напряжения, ультразвуковой преобразователь 2. Кроме того, известное устройство содержит фазовый детектор и интегратор. К основным недостаткам известного устройства следует отнести невозможность проведения измерений не на собственных частотах акустоэлектрического элемента, как следствие работы системы автоподстройки частоты низкую точность результатов, вследствие отсутствия компенсации реактивной составляющей тока в канале измерения, а также высокую себестоимость входящего в состав устройства измерительного оборудования. Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании устройства, позволяющего изучать частотные характеристики пьезоэлектрических материалов в широком диапазоне частот и независимо от конструктивных особенностей устройства, в частности применяемых излучателей ультразвука. Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели получение спектральной характеристики акустоэлектрического элемента в широком диапазоне частот обеспечение высокой степени повторяемости отсутствие необходимости подбора возбуждающих пьезоэлементов. Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента, содержащее управляемый генератор, связанный с его выходом усилитель и соединенный с последним ультразвуковой преобразователь, и устройство индикации, дополнительно содержит делитель напряжения, дифференциальный усилитель, при этом вход делителя напряжения соединен с ультразвуковым преобразователем, выход делителя напряжения соединен с одним из входов дифференциального усилителя, выход дифференциального усилителя соединен с устройством индикации, а другой вход дифференциального усилителя соединен с акустоэлектрическим элементом. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов, включенных в схему устройства, и иных связей между ними. Таким образом, заявляемое устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента является новым. Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, так как заявляемая совокупность признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи, возникающей в процессе изготовления и проведения экспериментальных лабораторных исследований пьезоэлектрических преобразователей. Полезная модель поясняется фигурой, на которой представлена блок-схема заявляемого устройства. 46242008.08.30 Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристикиакустоэлектрического элемента содержит генератор 1, усилитель 2, ультразвуковой преобразователь 3, делитель напряжения 4, дифференциальный усилитель 5, устройство индикации 6. Вход делителя напряжения 4 соединен с ультразвуковым преобразователем 3, выход делителя напряжения 4 соединен с одним из входов дифференциального усилителя 5, выход дифференциального усилителя 5 соединен с устройством индикации 6. Исследуемый акустоэлектрический элемент 7, расположенный в непосредственном контакте с ультразвуковым преобразователем 3, соединен с другим входом дифференциального усилителя 5. Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики акустоэлектрического элемента работает следующим образом. Генератор 1 подает электрический сигнал на усилитель 2, который обеспечивает необходимую амплитуду электрического сигнала (1) для создания акустической волны. Электрический сигнал с выхода усилителя 2 поступает на пьезоэлектрический преобразователь 3. С обкладки ультразвукового преобразователя 3 электрический сигнал (1) подается на делитель напряжения 4 для компенсации потерь, возникающих при распространении ультразвука в объеме исследуемого акустоэлектрического элемента 7, а также потери преобразования электрического сигнала в акустический. Таким образом, 31, где- коэффициент деления и 1. На обкладках исследуемого акустоэлектрического элемента 7 формируется электрический сигнал (2), возникающий в результате прямого пьезоэлектрического эффекта. Далее сигналы (2) и (3) идут на входы дифференциального усилителя 5. С выхода дифференциального усилителя 5 разностный электрический сигнал поступает на устройство индикации 6, в качестве которого может быть применен осциллограф или селективный вольтметр. Изменяя частоту электрического сигнала с помощью генератора 1, можно исследовать резонансы акустоэлектрического элемента 7, при этом собственные резонансы измерительной системы, а это частотная характеристика ультразвукового преобразователя 3, будут полностью подавлены дифференциальным усилителем 5. Сопоставительный анализ заявляемого решения с аналогичными устройствами показывает, что заявляемое устройство обеспечивает возможность проведения измерений в широком диапазоне частот, ограниченном только диапазоном частот применяемого дифференциального усилителя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3