Створення перетворювачів механічних величин з п’єзоелементами в схемах електричних фільтрів - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Створення перетворювачів механічних величин з ПЄЗОЕЛЕМЕНТАМИ в схемах електричних фільтрівВперше розроблені перетворювачі механічних величин з пєзоелементами в модифікованих схемах активних ФНЧ і ФВЧ з однопетльовим та багатопетльовим зворотнім звязком (ЗЗ), що дозволило розширити робочу смугу частот і зменшити нелінійність АЧХ. Досліджено АЧХ перетворювача при зміні кута між вектором поляризації і вектором напруженості електричного поля вихідної напруги. В данной работе разработаны преобразователи механических величин с пьезоэлементами в модифицированных схемах пассивных режекторных фильтров, фильтров нижних и верхних частот, что позволило для преобразователей на основе ФНЧ и ФВЧ расширить рабочую полосу частот и уменьшить нелинейность АЧХ. Построены и исследованы математические модели (исследовано влияние параметров элементов схемы на частоту среза и форму АЧХ преобразователя). Установлено, что для преобразователей на основе модифицированных схем активных фильтров с однопетлевой обратной связью (ОС) рабочая полоса частот зависит от сопротивления в цепи обратной связи, а нелинейность АЧХ зависит от соотношения сопротивлений во входной цепи и цепи обратной связи.Побудувати та дослідити перетворювачі механічних величин з пєзоелементами на основі схем режекторних фільтрів, фільтрів нижніх і верхніх частот. Побудувати математичні моделі перетворювачів механічних величин з пєзоелементами на основі схем електричних фільтрів, котрі дозволяють розрахувати їх АЧХ. Отримала подальший розвиток теорія пєзоелектричних перетворювачів механічних величин, а саме, побудовані і досліджені математичні моделі перетворювачів механічних величин з пєзоелементами в модифікованих схемах електричних фільтрів, котрі дозволяють розраховувати АЧХ в залежності від схеми перетворювача. Вперше створені перетворювачі механічних величин з пєзоелементами в модифікованих схемах пасивних і активних електричних фільтрів, що дозволило для перетворювачів на основі ФНЧ та ФВЧ розширити робочу смугу частот та зменшити нелінійність АЧХ. Вперше створені перетворювачі механічних величин з доменно-дисипативними пєзоелементами в модифікованих схемах електричних фільтрів, що дозволило зменшити нелінійність АЧХ.Для дослідження використовуємо біморфний пєзоелектричний елемент, резонансна частота якого складає 2,5 КГЦ, що практично робить робочий частотний діапазон такого перетворювача 0,05 - 1,8 КГЦ. Подібність математичних формул, що описують перетворювач і електричний чотириполюсник, дозволяє використовувати результати теорії чотириполюсників для аналізу роботи перетворювача. Для визначення передавальної функції і АЧХ для перетворювачів по схемі використовуємо типову формулу частотного коефіцієнта передачі по напрузі: , (1) де Zн - опір навантаження (узгоджуючого підсилювача напруги); Для перетворювача з Т - подібною схемою досліджувався вплив порядку схеми на форму характеристики і резонансний пік. Порівнюючи перетворювачі, що зображені на рис.3.а та рис.3.б по похибці форми і резонансному піку, можна сказати, що для однієї і тієї ж частоти зрізу похибка форми у обох перетворювачів практично однакова.В результаті дослідження математичних моделей, а також проведення експериментальних досліджень перетворювачів механічних величин з пєзоелементами на основі модифікованих схем пасивних режекторних фільтрів, фільтрів нижніх і верхніх частот встановлено, що : · АЧХ отриманих перетворювачів відповідає АЧХ фільтра на основі якого виконаний перетворювач; · у пєзоелектричних перетворювачів на основі модифікованих схем фільтрів нижніх частот нелінійність АЧХ зменшилась в 8-10 раз та в 6-8 раз, а робочий діапазон збільшився в 10-15 раз у порівнянні з традиційним пєзоелектричним перетворювачем на основі біморфного пєзоелектричного елемента; · АЧХ перетворювача з триморфним пєзоелементом на основі модифікованої схеми режекторного фільтра відповідає амплітудно-частотній характеристиці режекторного фільтру, що обмежує область використання таких перетворювачів.

2. Основний зміст роботи