СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2013

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ выходными электродами пьезотранс форматора. Для проведения экспериментов бы ли изготовлены катушки индуктивнос ти (Lдоб) 0,24, 1,0 и 2,4 Гн. Эти индук тивности с ёмкостью С эл (17 нФ) обра зуют резонансные частоты 2,5, 1,22 и 0,8 кГц соответственно На рисунке 3 показаны АЧХ этого преобразователя, где основная резонансная частота изгибных колебаний равна примерно 2,5 кГц. Измерения проводились в пье зотрансформаторном режиме. На ре зонансной частоте также измерялось звуковое давление с помощью шумо мера фирмы RFT. Характеристикипреобразователя бы лиизмереныприподключениикаждой из индуктивностей (см. рис. 3б–3г). Од новременно на указанных частотах из мерялось собственное (активное) со противление потерь r 0 (см. таблицу). Видно, что с понижением частоты по тери в пьезоэлементе увеличиваются. Рисунок 3 подтверждает, что, исполь зуя дополнительные колебательные контуры, создаваемые с помощью до полнительной индуктивности и меж электродной ёмкости пьезоэлемен та, можно создавать низкочастотные акустические колебания с помощью преобразователя сравнительно высо кой частоты. На рисунке 4 показаны варианты схем преобразователей с добавочны ми колебательными контурами, кото рые позволяют увеличить выходную мощность (звуковое давление). Если выбрать величину f доб близкой к f р , можно не только повысить уровень звукового давления, но и расширить полосу пропускания преобразователя, что актуально для преобразователей, используемых для подводной связи. Разумеется, приведённые схемыне ис черпывают все возможности таких преобразователей. Следует также отметить, что при подключении к пьезоэлементу актив ных сопротивлений могут быть по лучены преобразователи со свойст вами дифференцирующих и ин тегрирующих цепей, которые мо гут найти применение в измери тельном и технологическом обору довании. Л ИТЕРАТУРА 1. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапо 3ва Е.В. Пьезоэлектрические датчики. Тех носфера, 2006. 2. Sharapov V . Piezoceramic sensors. Springer, 2011. 3. Шарапов В.М., Минаев И.Г., Сотула Ж.В., Базило К.В., Куницкая Л.Г. Пьезокерамичес кие трансформаторы и датчики. Черкас сы: Вертикаль, 2010. 4. Шарапов В.М. и др. Датчики. Техносфера, 2012. 5. Шарапов В.М., Сотула Ж.В., Куницкая Л.Г. Пьезоэлектрические электроакустичес кие преобразователи. Черкассы: Верти каль, 2012. 6. Шарапов В.М., Сотула Ж.В. Пьезокерами ческие преобразователи. Новые техноло гии проектирования. Электроника НТБ. 2012. № 5. С. 96–102. 7. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Под ред. И.П. Голяминой. Советская энцикло педия, 1979. 8. Физика и техника мощного ультразвука: Физические основыультразвуковойтехно логии. Подред. Л.Д. Розенберга . Наука, 1970. 9. Шарапов В.М. Спосіб створення акустич них коливань за допомогою п'єзоелемен та. Патент України № 56930. Н04R 17/00. 2011. Бюл. № 2. 57 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2013 Рис. 3. АЧХ преобразователя ЗП 19 а) L доб = 0; б) L доб = 0,24 Гн; в) L доб = 1,0 Гн; г) L доб = 2,4 Гн Сд R Lд Cэл Cвых Lдоб ~ Рис. 2. Электроакустический преобразователь ЗП 19 (а), эквивалентная схема (б) Сд R Cэл Lд Сд R Lд Cэл Lдоб Ген ~ Рис. 1. Эквивалентная электрическая схема пьезоэлемента (а), эквивалентная схема пьезоэлемента с дополнительной индуктивностью (б) а) а) б) б) 0 400 U, мВ 100 200 300 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 f, кГц Р ЗВ = 76 дБ 0 2000 U, мВ 500 1000 1500 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 f, кГц Р ЗВ = 78 дБ Р ЗВ = 97 дБ а) б) 0 2000 U, мВ 500 1000 1500 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 f, кГц Р ЗВ = 93 дБ 0 2000 U, мВ 500 1000 1500 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 f, кГц Р ЗВ = 80 дБ в) г) Ген Ген Тр Пэ Тр Пэ С Ген ~ Тр Пэ С ~ ~ Рис. 4. Преобразователи с добавочными колебательными контурами а) б) в)