[go: up one dir, main page]

SU1272520A1 - Piezoelectric transducer - Google Patents

Piezoelectric transducer Download PDF

Info

Publication number
SU1272520A1
SU1272520A1 SU843732765A SU3732765A SU1272520A1 SU 1272520 A1 SU1272520 A1 SU 1272520A1 SU 843732765 A SU843732765 A SU 843732765A SU 3732765 A SU3732765 A SU 3732765A SU 1272520 A1 SU1272520 A1 SU 1272520A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
membranes
generator
fastening element
frequencies
Prior art date
Application number
SU843732765A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Яковлевич Баржин
Виктор Яковлевич Безлюдько
Александр Алексеевич Зеленский
Виктор Федорович Солодовник
Михаил Иванович Чебан
Original Assignee
Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского filed Critical Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского
Priority to SU843732765A priority Critical patent/SU1272520A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1272520A1 publication Critical patent/SU1272520A1/en

Links

Landscapes

  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)

Description

Изобретение относится к области техники связи, в частности к пьезоэлектрическим акустическим преобразователям.The invention relates to the field of communication technology, in particular to piezoelectric acoustic transducers.

Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающей способности.The aim of the invention is to increase sensitivity and resolution.

На чертеже показана схема пьезоэлектрического датчика.The drawing shows a diagram of a piezoelectric sensor.

Пьезоэлектрический датчик содержит пьезопластину 1 с размещенными на ней первым, вторым и третьим электродами 2-4, первую и вторую мембраны 5 и 6, корпус 7, а также элемент 8 крепления с участком 9 меньшей толщины, при этом пьезопластина 1 закреплена между центрами мембран 5' и 6, каждая из которых, электрически соединена с электродами 3 и 4 через конденсаторы 10 и 11 с заземлением, элемент 8 крепления полукруглой формы с участком 9 меньшей толщины расположен параллельно мембранам 5 и 6 и приварен по диаметру к первому электроду 2, который электрически соединен с разностным генератором 12.The piezoelectric sensor contains a piezoelectric plate 1 with the first, second and third electrodes 2-4 placed on it, the first and second membranes 5 and 6, the housing 7, and the fastening element 8 with a portion 9 of a smaller thickness, while the piezoelectric plate 1 is fixed between the centers of the membranes 5 'and 6, each of which is electrically connected to the electrodes 3 and 4 through capacitors 10 and 11 with grounding, the semicircular fastening element 8 with a section 9 of smaller thickness is parallel to the membranes 5 and 6 and is welded in diameter to the first electrode 2, which is electrically from one with a difference generator 12.

Пьезоэлектрический датчик работает следующим образом.The piezoelectric sensor operates as follows.

На пьезопластине 1 выполнены фактически два пьезорезонатора. Пьезорезонаторы представляют собой участки кварцевой пьезопластины 1, расположенные между напыленными на нее металлическими1 электродами 2-4. Резонансные частоты пьезорезонаторов зависят от упругих постоянных пьезопластины 1 и, следовательно, от величины и в силу анизотропных свойств монокристаллического кварца от направления механических напряжений в пьезопластине.In fact, two piezoresonators are made on piezoelectric plate 1. Piezo resonator portions are quartz piezoceramic plates 1 disposed between the metal deposited on it 1 electrodes 2-4. The resonant frequencies of the piezoresonators depend on the elastic constants of the piezoelectric plate 1 and, therefore, on the magnitude and, due to the anisotropic properties of single-crystal quartz, on the direction of mechanical stresses in the piezoelectric plate.

Разностный генератор обеспечивает возбуждение в пьезорезонаторах двух колебаний с частотами £, и ί2 в диапазоне частот 25τ-40 МГц. Причем частоты 1, и ί2 отличаются не менее чем на величину резонансных промежутков пьезорезонаторов. Выходным сигналом генератора 12, а соответственно и всего датчика, является колебание разностной частоты .The difference generator provides excitation in piezoresonators of two oscillations with frequencies £, and ί 2 in the frequency range 25τ-40 MHz. Moreover, the frequencies 1, and ί 2 differ by no less than the value of the resonance gaps of the piezoresonators. The output signal of the generator 12, and, accordingly, of the entire sensor, is the oscillation of the difference frequency.

р ’ I Г 2 I ·p ’I D 2 I

Колебание разностной частоты выделяется посредством LC -разностного контура, настроенного приблизительно на частоту 1р и подключенного к ак- , тивному элементу разностного генератора и входящему в состав генератора 12. ,The oscillation of the difference frequency is distinguished by means of an LC-difference circuit tuned to approximately 1 p frequency and connected to the active element of the difference generator and included in the generator 12.,

Воздействие В акустических коле+ баний приводит к перемещению мембран 5 и 6 и пьезопластины 1 вдоль ее оси. Причем акустические колебания частот до 10 кГц вызывают перемещение Центров мембран 5 и 6.Impact In acoustic vibrations + vibrations, membranes 5 and 6 and piezoelectric plate 1 move along its axis. Moreover, acoustic frequency fluctuations up to 10 kHz cause the displacement of the centers of the membranes 5 and 6.

Участок 9 меньшей толщины элемента 8 крепления, выполненный в виде двух профрезированных канавок, расположенных одна против другой с двух сторон параллельно пьезопластине 1, предназначен для снижения сопротивления элемента крепления акустическому воздействию и тем самым повышению чувствительности микрофона и разрешающей способности. С уменьшением расстояния между участком 9 меньшей толщины и пьезопластиной 1 увеличивается степень прогиба пьезопластины, что вызывает изгиб двух резонаторов в разные стороны и, следовательно, изменение их резонансных частот 1, и £г в разные стороны. При этом абсолютная перестройка частоты 1р выходного колебания равна сумме перестроек частот 1, и 12 blp = ii, <· а£2 . ·Section 9 of the smaller thickness of the mounting element 8, made in the form of two profiled grooves located one opposite the other on both sides parallel to the piezoelectric plate 1, is designed to reduce the resistance of the mounting element to acoustic impact and thereby increase the microphone sensitivity and resolution. With a decrease in the distance between the smaller section 9 and the piezoelectric plate 1, the degree of deflection of the piezoelectric plate increases, which causes the bending of two resonators in different directions and, consequently, a change in their resonant frequencies 1, and £ r in different directions. In this case, the absolute tuning of the frequency 1p of the output oscillation is equal to the sum of the tuning of the frequencies 1, and 1 2 bl p = ii, <· а £ 2 . ·

Относительная перестройка разностной частоты оказывается в N раз большей по сравнению с относительной перестройкой частот ί, и д£р af, ip i,The relative tuning of the difference frequency is N times larger than the relative tuning of the frequencies ί, and d £ p af, ip i,

Кроме того, за счет возможности обеспечения положительной корреляции шумовых вариаций 8£, ий£1частот £, и выбором определенного соотношения между емкостями конденсаторов 10 и 11 шумовые вариации, 81 р частоты £р выходного разностного колебания могут быть сведены в идеальном случае к нулю. Тем самым сведены к нулю собственные частотные шумы датчика, благодаря чему может быть сведен к нулю уровень эквивалентного звукового давления устройства. То есть пьезоэлектрический датчик может не иметь ограничения динамического диапазона снизу и обладать повышенной разрешающей способностью.In addition, due to the possibility of ensuring a positive correlation of the noise variations of the £ 8, £ £ 1 frequencies £, and the choice of a certain ratio between the capacitors of capacitors 10 and 11, the noise variations, 81 p of the frequency £ p of the output difference oscillation can ideally be reduced to zero. Thus, the intrinsic frequency noise of the sensor is reduced to zero, due to which the level of the equivalent sound pressure of the device can be reduced to zero. That is, the piezoelectric sensor may not have a dynamic range limitation from the bottom and may have a higher resolution.

Claims (1)

Изобретение относитс  к области техники св зи, в частности к пьезоэлектрическим акустическим преобразовател м . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и разрешающей способности. На чертеже показана схема пьезоэлектрического датчика. Пьезоэлектрический датчик содержит пьезопластину 1 с размещенными на ней первым, вторым и третьим электродами 2-А, первую и вторую мембраны 5 и 6, корпус 7, а также элемент 8 креплени  с участком 9 меньшей толщины, при этом пьезопластина 1 закреплена между центрами мембран 5 и 6, кажда  из которых электрически соединена с электродами 3 и 4 через конденсаторы 10 и 11 с заземлением, элемент 8 креплени  полукруглой формы с участком 9 мень шей толщины расположен параллельно мембранам 5 и 6 и приварен по диаме ру к первому электроду 2, который электрически соединен с разностным генератором 12. Пьезоэлектрический датчик работа следующим образом. На пьезопластине 1 выполнены фак тически два пьезорезонатора. Пьезорезонаторы представл ют собой участ ки кварцевой пьезопластины 1, распо ложенные между напыленными на нее металлическими электродами 2-4. Рез нансные частоты пьезорезонаторов за вис т от упругих посто нных пьезопластины 1 и, следовательно, от величины и в силу анизотропных свойст монокристаллического кварца от направлени  механических напр жений в пьезопластине. Разностный генератор обеспечивае возбуждение в пьезорезонаторах двух колебаний с частотами f, и fj в диап зоне частот 257-40 МГц. Причем часто отличаютс  не менее че на величину резонансных промежутков пьезорезонаторов. Выходным сигналом генератора 12, а соответственно и всего датчика,  вл етс  колебание разностной частоты IP 1 1,- Ч Колебание разностной частоты выде л етс  посредством LC -разностного контура, настроенного приблизительно на частоту ip и подключенного к активному элементу разностного генератора и вход щему в состав генератора 12. Воздействие Б акустических колебаний приводит к перемещению мембран 5 и 6 и пьезопластины 1 вдоль ее оси. Причем акустические колебани  частот до 10 кГц вызывают перемещение Центров мембран 5 и 6. Участок 9 меньшей толщины элемента 8 креплени , выполненныйв виде двух профрезированных канавок, расположенных одна против другой с двух сторон параллельно пьезопластине 1, предназначен дл  снижени  сопротивлени  элемента креплени  акустическому воздействию и тем самым повышению чувствительности микрофона и разрешающей способности. С уменьшением рассто ни  между участком 9 меньшей толщины и пьезопластиной 1 увеличиваетс  степень прогиба пьезопластины, что вызывает изгиб двух резонаторов в разные стороны и, следовательно, изменение их резонансных частот :{, и {, в разные стороны. При этом абсолютна  перестройка частоты in выходного колебани  равна сумме перестроек f, и 2 частот bt ii,f ui. „.p-u.,,.., Относительна  перестройка разностной частоты оказываетс  в N раз большей посравнению с относительной перестройкой частот f, и f ufp uf, ip i, Кроме того, за счет возможности обеспечени  положительной коррел ции ий частот i, шумовых вариаций 8f, i выбором определенного соотношени  между емкост ми конденсаторов 10 и 11 шумовые вариации, Sfp частоты tp выходного разностного колебани  могут быть сведены в идеальном случае к нулю. Тем самым сведены к нулю собственные частотные шумы датчика, благодар  чему может быть сведен к нулю уровень эквивалентного звукового давлени  устройства. То есть пьезоэлектрический датчик может не иметь ограничени  динамического диапазона снизу и обладать повьш1еннои разрешающей способностью. Формула изобре тени  Пьезоэлектрический датчик, содержащий пьезопластину с первым и вто312725204The invention relates to the field of communications, in particular to piezoelectric acoustic transducers. The aim of the invention is to increase the sensitivity and resolution. The drawing shows a diagram of a piezoelectric sensor. The piezoelectric sensor contains a piezo plate 1 with the first, second and third electrodes 2-A placed on it, the first and second membranes 5 and 6, the housing 7, and also the fastening element 8 with a portion 9 of lesser thickness, while the piezo plate 1 is fixed between the centers of the membranes 5 and 6, each of which is electrically connected to electrodes 3 and 4 through capacitors 10 and 11 with grounding, a semi-circular fastening element 8 with a smaller thickness section 9 is arranged parallel to the membranes 5 and 6 and is welded along the diameter to the first electrode 2, which is electricallyoedinen with a difference generator 12. The operation of the piezoelectric sensor is as follows. On the piezoplastin 1, virtually two piezoresonators were made. Piezo resonators are parts of a quartz piezoplate 1, located between the metal electrodes 2-4 deposited on it. The resonant frequencies of piezoresonators hang from elastic constant piezoplates 1 and, therefore, on the magnitude and effect of the anisotropic properties of single crystal quartz from the direction of mechanical stresses in the piezoplates. The differential generator provides excitation in piezoresonators of two oscillations with frequencies f, and fj in the frequency range 257-40 MHz. Moreover, they often differ by no less than the magnitude of the resonance gaps of piezoresonators. The output signal of the generator 12, and accordingly the entire sensor, is the oscillation of the differential frequency IP 1 1, - H. The oscillation of the differential frequency is selected by means of an LC-differential circuit tuned approximately to the frequency ip and connected to the active element of the differential generator and the input the composition of the generator 12. Impact B acoustic oscillations leads to the movement of the membranes 5 and 6 and piezoplates 1 along its axis. Moreover, acoustic oscillations of frequencies up to 10 kHz cause displacement of the Centers of the membranes 5 and 6. Section 9 of a lesser thickness of the fastening element 8, made in the form of two shaped grooves located one opposite the other on both sides parallel to the piezoplate 1, is intended to reduce the resistance of the fastening element to acoustic effects and the most enhanced microphone sensitivity and resolution. With a decrease in the distance between the thinner section 9 and piezoplate 1, the degree of deflection of the piezoplate increases, which causes the two resonators to bend in different directions and, therefore, their resonant frequencies change: {, {, in different directions. In this case, the absolute frequency tuning in the output oscillation is equal to the sum of the adjustments f, and 2 frequencies bt ii, f ui. “.Pu. ,, .., The relative rearrangement of the difference frequency is N times greater than the relative frequency tuning f, and f ufp uf, ip i, In addition, due to the possibility of providing a positive correlation frequency i, noise variations 8f , i choosing a certain ratio between the capacitors of capacitors 10 and 11, the noise variations, Sfp of the frequency tp of the output difference oscillation, can ideally be reduced to zero. Thereby, the natural frequency noise of the sensor is reduced to zero, so that the equivalent sound pressure level of the device can be zeroed out. That is, a piezoelectric sensor may not have a lower dynamic range limit and have a higher resolution. Formula Shadow Invention Piezoelectric Sensor Containing Piezo Plate with First and Secondary Pto312725204 рым электродами, корпус, элементэтом пьезопластинл устаиорлена Me)iyiyring electrodes, body, element of this piezoplastinl ustaiorlena Me) iyiy креплени  с утоньшением, соединенный смембранами, а элемент креплени  выс пьезопластиной и корпусом, ра ност-полнен в виде полукруглой мембраны,thinning fastening, connected by smembranes, and the high fastening element of the piezoelectric plate and casing is filled in a semicircular membrane, ный генератор, электрически соединен-св занной с первым электродом, наgenerator, electrically connected-connected to the first electrode, on ный с первым электродом, о т л и- jпьезопластине имеетс  третий электчающийс  тем, что, с цельюрод, причем второй и третий электповышени  чувствительности и раэре-роды расположены с противоположныхwith the first electrode, about the t-pyzoplastin, there is a third elec-trophic, with the aim being that the second and third electro-sensitization and the rare-type are located from opposite шающей способности, его корпус вы-сторон элемента креплени  и электриполнен в форме цилиндра, на торцахчески соединены через конденсаторыits capacity, its body of the sides of the fastening element and electrically filled in the form of a cylinder, are face-joined through capacitors которого закреплены мембраны, при toс общей шиной.whose membranes are fixed, with a common tire.
SU843732765A 1984-04-25 1984-04-25 Piezoelectric transducer SU1272520A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843732765A SU1272520A1 (en) 1984-04-25 1984-04-25 Piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843732765A SU1272520A1 (en) 1984-04-25 1984-04-25 Piezoelectric transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1272520A1 true SU1272520A1 (en) 1986-11-23

Family

ID=21115944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843732765A SU1272520A1 (en) 1984-04-25 1984-04-25 Piezoelectric transducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1272520A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128833C1 (en) * 1993-08-09 1999-04-10 Ухп Корпорейшн Cassette to measure acoustic characteristics of liquid samples under high pressure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Малов В.В. Пьезорезонансные дат чики. M.J Энерги , 1978, с. 120, 182. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128833C1 (en) * 1993-08-09 1999-04-10 Ухп Корпорейшн Cassette to measure acoustic characteristics of liquid samples under high pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5668303A (en) Sensor having a membrane as part of an electromechanical resonance circuit forming receiver and transmitter converter with interdigital structures spaced apart from one another
US4107626A (en) Digital output force sensor using surface acoustic waves
US6489864B2 (en) Filter for electric signals
GB2210232A (en) Frequency-selective acoustical electrical transducer
US4709360A (en) Hydrophone transducer with negative feedback system
JP2880501B2 (en) Device for measuring and / or monitoring a predetermined filling level in a container
KR101181188B1 (en) Sound reproducing apparatus
US6111340A (en) Dual-mode thickness-shear quartz pressure sensors for high pressure and high temperature applications
US4373396A (en) Mechanical filter with acoustic sensing
US4129850A (en) Balanced transducer
SU1272520A1 (en) Piezoelectric transducer
KR101116165B1 (en) Ultrasonic Transducer using Planar Parallel Langevin Mounting Piezoelectric Element, Method for Manufacturing the Ultrasonic Transducer
CN110944274A (en) Tunable MEMS piezoelectric transducer with mass load based on Pitton-mode
WO2020016563A1 (en) Flexural ultrasonic transducer
US20090277275A1 (en) Apparatus for measuring pressure using acoustic impedance variation
RU2057400C1 (en) Pressure gradient head
JP2546488B2 (en) Low frequency underwater transmitter
EP1282896B1 (en) Projector with tunable resonance frequency
RU228160U1 (en) Waveguide hydroacoustic transducer
RU1794252C (en) Geophone
SU567970A1 (en) Pressure pickup
SU1046632A1 (en) Pressure pickup
JPH0281600A (en) electroacoustic transducer
SU1024853A1 (en) Displacement pickup
RU2029444C1 (en) Electroacoustic transducer