Способ управления частотой пьезоэлектрического резонатора

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для изменения частоты пьезоэлектрических резисторов. Цель изобретения - увеличение диапазона перестройки частоты. Сущность изобретения заключается в приложении постоянного напряжения между электродом, нанесенным на пьезоэлемент, и дополнительным неподвижным относительно держателей пьезозлемента электродом, причем расстояние между электродами выбрано в диапазоне 10 - 5 10 м, а величина постоянного напряжения составляет 0-300 В. 2 ил.Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 H 9/15

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770927/22 (22) 19.12,89 (46) 07.06.93, Бюл. N 21 (71) Харьковский авиационный институт им.

H,E.Æóê0âñê0ã0 (72) Ф.Ф.Колпаков, С.В.Хуторненко и

О. Е, Руднев (56) Малов В.В. Пьезорезонансные датчики.

M. Энергия, 1978, с.248.

Альтшуллер Г.Б. Управление частотой кварцевых генераторов. M.: Связь, 1975, с.304. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ пь е3Оэл ектРич ескОГО РезОнАтОРА

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для изменения частоты прецизионных генераторов.

Целью изобретения является увеличение диапазона перестройки частоты ПР, Цель достигается тем, что по способу управления частотой ПР, включающему подачу постоянного напряжения между электродами ПР, постоянное напряжение прикладывают между электродом, нанесенным на пьезоэлемент, и неподвижным дополнительным электродом относительно держателей пьезоэлемента, находящимся на некотором расстоянии от упомянутого электрода.

Колебания ПР, совершающего колебания вдоль оси Х (см. фиг.1), описываются уравнениями Лагранжа-Максвелла: — „,()+ - =0. дт дп дт — ()+ — — — -e

d дт дП дТ (1)

dt д дЧ дЧ где t — время;

Т вЂ” кинетическая энергия ПР;, Ы 1820477 А1 (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для изменения частоты пьезоэлектрических резисторов., Цель изобретения — увеличеНМе диапазона перестройки частоты. Сущность изобретения заключается в приложении постоянного напряжения между электродом, нанесенным на пьезоэлемент, и дополнительным неподвижным относительно держателей пьезоэлемента электродом, причем расстояние между электродами выбрано в диапазоне 10 — 5

10 м, а величина постоянного напряжения составляет 0-300 В. 2 ил.. ;

П вЂ” потенциальная энергия ПР; х — обобщенная координата смещения электрода из положения равновесия;

q — обобщенная координата заряда в 2 конденсаторе; е — электрический потенциал между электродами.

Для данной системы

00 т-0,5 вх2; 1Я

П-0,5 С(х+х0Я+0,5(р+р,ф (а -х)/ (CD а), С) где m — масса ПР; Ф

С вЂ” жесткость ПР; 4 х0- смещение электрода от нейтрального положения в положение равновесия ПР;

q< — заряд конденсатора, образованно- Ф га электродами; ееаеЪ а - расстояние между электродами в положении равновесия;

С>-емкость между электродами в положении равновесия.

В положении равновесия механическая сила, вызванная деформацией ПР, равна электрической силе, вызванной напряженижями между электродами:

1820477

Схо = 0,5 eqo/à;

qn eC0.

Система уравнений (1) примет вид

mx+ Сх = eq(a — q2Ê2 Соа) = 0; (q + q<)(a — x) / (Соа) = е, отсюда

mx+ Сх — е Сох (2з — х)/(2а(а — х)2) 0

Разложим функцию х(2а — х)/(а — x) в ряд Маклорена и. отбросим все члены выше первого порядка малости. Получаем х(2а — х)/(а — х) - 2х/а, тогда уравнение (2) примет вид ах+(С вЂ” е Cp/à )x -0

Коэффициент инерции С =.в.

Коэффициент жесткости С - С вЂ” е г

Со/3 °

Частота свободных колебаний ПР и4Си/Сн (С вЂ” е С,/а //т .

Относительное изменение частоты составит (а - х аф - о/() — 1.

Для величин е 3008, Со-1 10" В. а

1 10 м, С-1 ° 10 относительное изменеwe частоты составит 0,510, что в1 ° 10 раз выше, чем у прототипа.

На фиг.1 изображен управляемый ПР изгибных колебаний; нв фиг.2 — управляемый ПР сдвиговых колебаний.

Способ управления частотой ПР заключается в том, что между электродами flP, первый 1 из которых нанесен на пьезоэлемент 2, совершающий изгибные колебания (см. фиг.1), второй 3 расположен нз некотором расстоянии от первого неподвижно относительно держателя 4 пьезоэлемента, прикладывается постоянное напряжение.

Пьезоэлемент совершает изгибные колебания вдоль оси Х. При этом электрическим полем вносится дополнительная жесткость в колебательную систему и частота ее изменяется. Для ПР, совершающего колебания

10 сдвига по толщине (см. фиг.2), смещение электрода 1 происходит вдоль оси Х относительно дополнительного неподвижного электрода 3, При приложении между ними электрического поля также вносится допол16 нительная жесткость в колебательную систему и частота ее изменяется.

Использование предлагаемого способа управления частотой ПР обеспечивает увеличение диапазона перестройки в 1 10 раз

20 по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ управления частотой пьезоэлектрического резонатора, включающий подачу постоянного напряжения между

25 электродами пьезоэлектрического резонатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки пьезоэлектрического резонатора, постоянное напряжение приложено ь:ежду электродом, 30 нанесенным на пьезоэлемент, и дополнительным неподвижным относительно держателей пьезоэлемента электродом, причем расстояние между электродами выбрановдиапазоне10 -510 м. а величина

35 постоянного напряжения составляет 0-300

8, 1820477

Составитель О.Кудрявцева

Техред ММоргентал Корректор С.Лисина,Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2035 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4l5