Пьезоэлектрический изгибный преобразователь низкочастотной вибрации
Полезная модель относится к измерительным и регистрирующим устройствам и может быть использована для регистрации колебаний почвы и технических сооружений. Технический результат - повышение чувствительности, а также увеличение соотношения сигнал/шум на низких частотах (0,1-100 Гц) при малых уровнях регистрируемого сигнала. Для этого в преобразователе, содержащем чувствительный элемент (1) и усилитель напряжения, согласно полезной модели, чувствительный элемент (1) выполнен в виде одной (1.1), двух (1.1 и 1.2) или более (1.1-1.n) соединенных последовательно пьезоэлектрических пластин прямоугольной формы, приклеенных на гибкое текстолитовое или металлическое основание (2), при этом отношение длины l пьезоэлектрической пластины чувствительного элемента к ее толщине l Т не менее 20, отношение ширины lш к толщине lТ не менее 10, причем пластины поляризованы в направлении параллельных граней, имеющих наименьшую площадь, суммарная электрическая емкость пластин 
20 пф.
Изобретение относится к измерительным и регистрирующим устройствам и может быть использовано для регистрации колебаний почвы и технических сооружений.
Известны пьезоэлектрические преобразователи вибрации [1], [2], [3], которые содержат пьезоэлектрическую пластину и зарядовый усилитель.
Недостатком известных устройств является слабая чувствительность на низких частотах
Наиболее близким к предлагаемому решению является пьезоэлектрический датчик ускорения, приведенный в [4], имеющий коэффициент преобразования 1,2 B/g, принятый за прототип.
Устройство-прототип содержит пьезокерамический датчик и предусилитель, помещенные в металлический герметичный корпус.
Недостатком устройства-прототипа является невысокий коэффициент преобразования.
Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее чувствительный элемент и усилитель напряжения, согласно полезной модели, чувствительный элемент выполнен в виде одной, двух или более соединенных последовательно пьезоэлектрических пластин прямоугольной формы, приклеенных на гибкое текстолитовое или металлическое основание, при этом отношение длины l пьезоэлектрической пластины чувствительного элемента к ее толщине lТ не менее 20, отношение ширины lш к толщине lТ не менее 10, причем пластины поляризованы в направлении параллельных граней, имеющих наименьшую площадь, суммарная электрическая емкость пластин 20 пф.
Схема предлагаемого преобразователя представлена на фиг.1, где обозначено: 1 - чувствительный элемент (датчик); 1.1-1.n - пьезоэлектрические пластины; 2 - основание; 3.1, 3.2 - диоды; 4 - транзистор; 5 - резистор.
Предлагаемый преобразователь содержит чувствительный элемент 1, который представляет собой одну 1.1, две 1.1 и 1.2, или более 1.1-1.n соединенных последовательно пьезоэлектрических пластин прямоугольной формы, приклеенных на гибкое текстолитовое или металлическое основание 2.
При этом отношение длины l пьезоэлектрической пластины чувствительного элемента 1 к ее толщине lТ должно быть не менее 20, отношение ширины lш к толщине lТ не менее 10. Пластины поляризованы в направлении параллельных граней, имеющих наименьшую площадь. При этом суммарная электрическая емкость пластин не должна превышать 20 пф.
Для регистрации сигнала использован усилитель напряжения, собранный на транзисторе 4, диодах 3.1 и 3.2, и резисторе 5.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Сигнал от внешнего источника вызывает изгибную деформацию пьезоэлектрических пластин 1.1-1.n, что приводит к возникновению на них разности потенциалов, которая регистрируется усилителем. Собственная электрическая емкость преобразователя составляет не более 20 пф, ток утечки диодов 3.1 и 3.2 - не более 0,1÷0,3 мА, в результате соотношение сигнал/шум на низких частотах (0,1÷100 Гц) и малых уровнях сигнала возрастает и чувствительность преобразователя достигает порядка 5 B/g.
Источники информации.
[1] "Пьезоэлектрические материалы и преобразователи", Из-во Ростовского ун-та, 1971
[2] Проспекты фирмы "Brüel and Kjer", Nerum, Denmark, 1995
[3] Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В., Пьезоэлектрические преобразователи физических величин / Под ред. В.М.Шарапова, Черкассы: ЧГТУ, 2005, 631 с.
[4] Рекламные проспекты ОАО «ЭЛПА», 2006 г., г.Москва, Зеленоград, www.elpapiezo.ru
Пьезоэлектрический изгибный преобразователь низкочастотной вибрации, содержащий чувствительный элемент и усилитель напряжения, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде одной, двух или более соединенных последовательно пьезоэлектрических пластин прямоугольной формы, приклеенных на гибкое текстолитовое или металлическое основание, при этом отношение длины l пьезоэлектрической пластины чувствительного элемента к ее толщине l Т не менее 20, отношение ширины lш к толщине lТ не менее 10, причем пластины поляризованы в направлении параллельных граней, имеющих наименьшую площадь, суммарная электрическая емкость пластин 20 пФ.
