Опис лабораторної установки
Структурна схема лабораторної установки (рис. 3.3) містить акустичний перетворювач ЗП-19; генератор Г3-106; вимірювач шуму.
Рис. 3.3. Структурна схема лабораторної установки
2. Порядок виконання роботи
1. Підготовка до роботи:
а) перевірити правильність електричних з'єднань лабораторної установки відповідно до рис. 3.3;
б) включити генератор Г3-106, дати йому прогрітися 5 хв;
в) включити вимірювач шуму, перевірити його рівень живлення.
2. Дослідження залежності PдБ (f).
а) встановити перемикач діапазонів вимірювача звукового тиску на 80 дБ, при необхідності змінити діапазон;
б) встановити значення напруги з генератора Г3-106 на рівні 1 В;
в) змінюючи значення частоти вхідної напруги, провести вимірювання звукового тиску;
г) дані вимірювань занести в таблицю
f, кГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P, дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
д) замалювати графік залежності PдБ (f).
3. ЗМІСТ ЗВІТУ
1. Тема і мета роботи.
2. Перелік використаного обладнання.
3. Короткий зміст теоретичних відомостей, основні формули, схема лабораторної установки
4. Робочі таблиці, графіки.
5. Висновок.
4. Контрольні питання
1. Назвіть діапазон звукових частот.
2. Поясніть явище п'єзоефекту.
3. У чому різниця між п'єзоелектричними датчиками і випромінювачами?
4. Розповісти принцип роботи акустичних перетворювачів.
5. Дайте пояснення характерним точкам на АЧХ перетворювача
5. Література
1. Шарапов В.М. Датчики / В.М. Шарапов и др. ; под ред. В.М. Шарапова и Е.С. Полищука. – Черкассы : Брама, 2008. – 1072 с.
2. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики. – М.: Техносфера, 2006. – 632 с.
Лабораторна рОбота №4 дослідження п'єзоелектричних трансформаторів
Мета роботи: вивчити принцип дії п'єзоелектричних трансформаторів, побудувати їх АЧХ.
Обладнання: генератор Г3-106, мілівольтметр В3-38, осцилограф СI-55, прилад для дослідження АЧХ Х1-46.
1. Теоретичні відомості
Принцип дії п'єзоелектричних перетворювачів заснований на використанні прямого або зворотного п'єзоелектричних ефектів. Сутність прямого п'єзоелектричного ефекту полягає в електричній поляризації певного класу діелектриків, званих п'єзоелектриками, при механічному напруженні в їх матеріалі. Зворотний п'єзоелектричний ефект характеризується тим, що електрична поляризація викликає механічне напруження в п'єзоматеріалі або зміну геометричних розмірів п'єзоелементів.
По іншому можна сказати, що прямий п'єзоелектричний ефект полягає в утворенні електричних зарядів в п'єзоелектричному матеріалі при прикладенні до нього механічної сили, а зворотний п'єзоефект – у виникненні коливань при підключенні п'єзоелемента до джерела електричної напруги.
П'єзоелектрики є оберненими електромеханічними перетворювачами, тобто здатні перетворювати механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Перетворювачі, засновані на використанні прямого п'єзоефекту, називають перетворювачами-генераторами, вони мають механічний вхід і електричний вихід. Перетворювачі, засновані на використанні зворотного п'єзоефекту, називають перетворювачами-двигунами, вони мають електричний вхід і механічні виходи. Відомо безліч п'єзоелектричних пристроїв, заснованих на використанні як прямого, так і зворотного ефектів. Прямий ефект використовується, наприклад, в мікрофонах, звукознімачах, датчиках механічних сил, переміщень і прискорень, побутових запальничках для газу тощо. Зворотний ефект послужив основою для створення телефонів, гучномовців, ультразвукових випромінювачів, реле, двигунів тощо.
Відомі і знайшли практичне застосування п'єзоелектричні перетворювачі – п'єзоелектричні трансформатори (скорочено п'єзотрансформатори). Схематична будова п'єзотрансформатора, зображена на рис. 4.1, пояснює, що він представляє собою п'єзоелектричний перетворювач у вигляді чотириполюсника, який має тільки електричні вхід і вихід.
Рис. 4.1. П'єзоелектричний трансформатор
Принцип дії п'єзотрансформатора заснований на використанні як прямого, так і зворотного п'єзоефектів. Електрична напруга, прикладена до вхідних електродів п'єзотрансформатора, в результаті зворотного п'єзоефекту викликає деформацію всього об’єму п'єзоелектрика, і на вихідних електродах виникає електрична (вторинна) напруга як наслідок прямого п'єзоефекту. В п'єзотрансформаторі відбувається як би подвійне перетворення енергії – електричної в механічну, а потім механічної в електричну. Як і електромагнітний трансформатор, п'єзотрансформатор використовують для перетворення електричної напруги. Зміною розмірів електродів та їх розташування можна отримувати різні значення коефіцієнта трансформації. П'єзотрансформатори, зазвичай, використовують в резонансному режимі, при якому досягаються великі значення коефіцієнта трансформації (порядку декількох сотень). П'єзотрансформатори використовують у високовольтних джерелах вторинного електроживлення.
За способом перетворення енергії в збуднику і генераторі п'єзоелектричні трансформатори можна класифікувати як: поперечно-поперечні, поздовжньо-поздовжні, поперечно-поздовжні, поздовжньо-поперечні.
За типом коливань п'єзоелектричні трансформатори розділяють на трансформатори зі збудженням коливань поздовжніх, радіальних, зсуву і вигину.
Основні конструкції п'єзоелектричних трансформаторів показані на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Конструкції п’єзоелектричних трансформаторів