51.Пьезоэлектрические преобразователи.
Данный тип преобразователей относится к подгруппе генераторных, работа кот основана на пьезоэлектрическом эффекте - способности нек-х материалов накапливать электрич заряды в результате механической нагрузки. Величина заряда Q связана с силой Р следующей завис-тью Q = d*Р, где d – пьезомодуль материала преобразователя; Р– приложенное усилие.
В кач-ве материала используются естественные кристаллы – кварц, турмалин и искусственные – продукты отжига прессованной смеси, состоящей из мелко раздробленного сегнетоэлектрика с присадкой. Лучшие свойства у цититаното-цирконато-свинца (ЦТС) и титоната бария (ТiВа), имеющих высокий пьезомодуль и обеспечивающих работу преобразователей до температуры 250 0С. При проектировании преобразователя в основном используют три схемы нагружения пьезоэлемента: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг.
Минимальная частота воспроизводимого сигнала определяется условием f>>1/,
где – постоянная времени, = R C; R – сопротивление утечек от объемной и поверхностной проводимости пьезоэлемента;
C – емкость преобразователя.
Преобразователи, в кот используется прямой пьезоэффект (а), применяют в приборах для измерения силы, давления, ускорения. У них обеспечивается большая жесткость и, как следствие, высокая собственная частота.
П
ри
работе на изгиб-преоб-ль имеет более
высокую чувств-ть, однако значительно
уступают по механ св-вам, имеет сранительно
низкую частоту. Сдвиг –обеспечивается
низкая боковая чувст-ть. Min
частота воспроизводимого сигнала
опред-ся условием f>>1/,
=Rc-
постоянная времени, R-сопротивление
утечек, от обьемной и поверхностной
проводимости пьезоэл-та.
Д/измерения медленно изменяющихся сигналов при обычной схеме включения-должно быть условие =, что невозможно, поэтому поступают так-пьезопре-ль включают в схему автогенератора на резонансной частоте пьезокристалла. При нагружении пьезопр-ля будет изменяться резонансная частота. Преимущества: широкий частотный диапазон, большая вибрационная прочность, малая чувст-тьк магнитным полям, простота конструкции, возможность создания преобр-лей малых размеров и масс. Недостатки -большое выходное сопротивление, что определяет жесткие требования к измерительным схемам и кабелям. При обычной схеме включения не обеспечивается требуемое динамическое состояние.
Достоинствами пьезоэлектрических преобразователей явл-ся малые габариты, простота конструкции, надежность в работе, возможность измерения быстропеременных величин, высокая точность преобразования механич напряжений в электрич заряд. Недостатки: большое выходн сопротивление, что определяет жесткие требования к измерительным схемам и кабелям.
52.Лазерный интерферометр.
Наиболее точные средства для измерения линейных перемещений, размеров. Основным элементом – источник оптического когерентного излучения, в качестве которого используется стабилизированный по частоте Ge Ne лазер с требованиями: одночастотный, поляризация излучения должна быть линейной, излучение когерентно, состав излучения должен быть одномодовый в отношении поперечных мод, так и коксиальных продольных мод. Практически все схемы лазерных интерферометров строятся по оптической схеме интерфер Майкенсона. Рис 52.1. 1 лазер, 2 коллиматор, 3 светоэлемент, 4 опорный отражатель, 5 измерительный отражатель, 6 оптическая линия, 7 интерф полосы. Относительная погрешность 10-6. Для измерения лин-ых перемещений, углов, скорости перемещения,l=60м