Metod_LR_EAP

реактивного i X0 опорів і перейдемо від електромеханічної еквівалентної схеми (рис. 3.2) до суто електричної еквівалентної схеми випромінювача, складеної із генератора 1, електричної частини 2 і приведеної механічної 3 (рис.

3.3).

Рис. 3.3 Електрична еквівалентна схема випромінювача

Для п’єзокерамічного перетворювача електричний імпеданс Z визначають (рис. 3.4) як паралельне з’єднання електричної ємності C0 , опору діелектричних втрат Rевт . В статичному (загальмованому) стані перетворювача

і динамічного опору ZM zвих . Залежність модуля імпедансу |Z| від частоти f, N2

заміряна при сталій напрузі на вході перетворювача, наведена на рис. 3.5: fр –

частота резонансу; fа – частота антирезонансу.

Рис. 3.4 Схема паралельного з’єднання п’єзокерамічного перетворювача

21

Z

Zmax

Zmin

Рис. 3.5 Залежність модуля імпедансу від частоти

4. Контроль частотної характеристики модуля повної електричної провідності (опору).

4.l. Структурні вимірювальні схеми для контролю.

4.1.1 Контроль частотної характеристики модуля повної електричної провідності проводиться по схемі рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема контролю електричної провідності

G – генератор синусоїдальних сигналів; Hz – частотомір;

V,1 V2 – вольтметри;

O – зразок, що вимірюється;

R – резистор (рекомендується мати набір резисторів з різними значеннями опорів).

Опір резистора R обирається з умов R≤0,1Z (Z – мінімальне значення модуля опору зразка в діапазоні частот вимірювань).

Правильність вибору величини опору резистора R контролюється за допомогою вольтметрів V1 і V2 .

Повинно виконуватись співвідношення U1 10, де U1 і U2 напруги, що

U2

вимірюються відповідно вольтметрами V1 і V2 .

22

Примітка. При необхідності перевірки кожного з декількох паралельно з’єднаних окремими проводами зразків без розриву ліній комунікацій

необхідно використати трансформатор струму з роз’ємним магнітопроводом, магнітний ланцюг якого охоплює провід тільки того зразка, що вимірюється, при цьому резистор R та вольтметр V2 , підключаються до обмоток трансформатора T як показано на рис. 3.7.

Рис. 3.7 Схема перевірки окремих зразків

Повинно виконуватися співвідношення:

U1 10, де n – коефіцієнт трансформації трансформатору.

U2 n

4.1.2 Контроль частотної характеристики модулю повного електричного опору проводиться за схемою рис. 3.8.

Опір резистору R обирається з умови R≥10Z (Z – максимальне значення модулю опору зразка в діапазоні частот вимірювань).

Правильність вибору величини опору резистору R контролюється за допомогою вольтметрів V1 і V2. Повинно виконуватись співвідношення:

U1 10. U2

Рис. 3.8 Схема контролю частотної характеристики

4.1.3 При неможливості дотримання необхідного співвідношення між напругами U1 і U2 у всьому діапазоні частот вимірювань припустимо змінювати опір резистору R під час вимірювань на різних ділянках частотного діапазону.

При використанні опору резистору R1 при вимірюваннях на частотах в районі резонансу та опору R2 при вимірюваннях в районі антирезонансу перерахунок напруги на антирезонансі для запису в журнал та паспорт зразка проводиться за наступною формулою

U0 U0 U1 N,

U1

23

де U1 і U0 – напруги на частоті антирезонансу при величині опору R2 , що виміряні відповідно вольтметрами V1 та V2 ,

N R1 – при вимірюванні за схемою рис. 3.6,

R2

N R2 – при вимірюванні за схемою рис. 3.7;

R1

U1 – напруга, що виміряна вольтметром V1 на частоті резонансу.

4.1.4. Автоматичний візуальний контроль частотних характеристик модуля повної провідності (опору) здійснюється при використанні схем рис. 3.6 та 3.8 за допомогою приладу для дослідження амплітудно-частотних характеристик, які складаються з блоку генератору частоти, що коливається (ГКЧ) та блоку індикації (БІ). ГКЧ через узгоджуючий підсилювач потужності підключається до вимірювальної схеми замість генератора синусоїдальних сигналів, а вхід БІ підключається паралельно вольтметру V2 . Синхронізація роботи ГКЧ та БІ здійснюється за допомогою штатного кабелю, що входить в комплект приладу.

4.1.5. Для запису частотної характеристики модуля повної провідності (опору) на стрічку самописця його вхід підключається паралельно вольтметру V2 . Вхідний опір самописця повинен бути у крайньому випадку в 100 разів більше R або Z (в залежності від обраної схеми).

4.2. Вимірювальна апаратура.

Перелік рекомендованої апаратури та резисторів, приведений в рекомендованому додатку 2, таблицях 3 та 4.

4.3. Проведення вимірювань.

4.3.1 Контроль частотної характеристики модуля повної електричної провідності (опору) за схемами рис. 3.6 та 3.8, визначення частот резонансу fр

та антирезонансу fа , напруг на частотах резонансу та антирезонансу Uр та Ua

проводиться наступним чином.

Від генератора на вимірювальну схему подається контрольований вольтметром V1 та частотоміром сигнал, напруга якого в процесі вимірювань повинна підтримуватися постійною з точністю 5% при змінній частоті сигналу та не більше половини ціни ділення шкали вольтметру при постійній частоті сигналу в моменти зняття відліків. Величина напруги, що подається на схему, повинна бути достатньою для забезпечення можливості відліків показань вольтметру V2 у всьому діапазоні частот вимірювань. Вибір меж вимірювань вольтметрів V1 та V2 має забезпечувати відлік показань так, щоб стрілка приладу знаходилась не ближче, ніж на одну третину від початку шкали.

При плавній зміні частоти сигналу проводиться спостереження за показаннями вольтметру V2 . Фіксуються екстремальні (максимальні та мінімальні) значення показань вольтметру V2 та за допомогою частотоміра відповідні їм частоти сигналу. При контролі частотної характеристики модуля провідності (рис. 3.6) за частоти резонансів (fp ) приймаються частоти сигналу,

24

що відповідають максимумам показань вольтметру V2 , на частоті антирезонансів (fa ) – відповідні мінімумам показань вольтметра V2 .

При контролі частотної характеристики модулю опору (рис. 3.8) за частоти резонансів приймаються частоти сигналу, що відповідають мінімумам показань вольтметра V2 , за частоти антирезонансів – відповідні максимумам показань вольтметру V2 .

Фіксуються усі частоти резонансів та антирезонансів в заданому технічною документацією на зразок діапазоні частот.

Примітка. При визначенні частоти антирезонансу по частотній характеристиці модулю провідності зразків з власною ємністю С<300 пФ (рис. 9) для виключення помилки, пов’язаної з впливом паразитних ємкостей вимірювальної схеми, рекомендується вимірювання в області частоти антирезонансу повторити при підключенні паралельно зразку конденсатора з відомою ємністю Cд . Дійсне значення частоти антирезонансу розраховуються

при цьому за формулою:

fa

fp

1 cд (1 fp2 /fa21 ) 1 fp2 /fa22

c(f2 /f2 f2 /f2 )

p a2 p a1

де fa1 і fa2 – частоти, що відповідають мінімуму вимірюваної напруги U2

при підключенні в схему відповідного зразку з додатковим конденсатором та без нього.

Ємність конденсатору Cд обирається приблизно рівною ємності зразку що

вимірюється.

4.3.2 Типові частотні характеристики напруги U2 , пропорційній модулю повної електричної провідності або опору при наявності в частотному діапазоні вимірювань тільки одного основного резонансу зразку приведемо відповідно на рис. 3.9 та 3.11.

При наявності в частотному діапазоні вимірювань, окрім основного резонансу зразку, додаткових резонансів (рис. 3.10 та 3.12) їх інтенсивність оцінюється по співвідношенню напруг Uimax на частотах додаткових

максимумів та напруг Uimin на частотах додаткових мінімумів та оговорюється

в технічній документації на зразок.

За частоту основного резонансу зразку приймається частота, що відповідає найбільшому з максимумів показань вольтметру V2 при контролі модулю провідності або найменшому з мінімумів при контролі модулю опору.

За частоту основного антирезонансу приймається частота, що відповідає найменшому з мінімумів показань вольтметра V2 при контролі модулю провідності або найбільшому з максимумів при контролі модулю опору.

25

мітки в ручному режимі з екстремальними точками частотної характеристики зразку, з тою, що спостерігається на екрані.

Рис. 3.11 Типова частотна характеристика напруги V2 при наявності тільки основного резонансу

Рис. 3.12 Типова частотна характеристика напруги V2 при наявності основного та доповняльних резонансів

Контрольні питання

1.Назвіть електричні параметри п’єзокерамічного перетворювача і одиниці їх виміру.

2.Назвіть електромеханічні параметри п’єзокерамічного перетворювача і одиниці їх виміру.

3.Розкрийте суть явищ електромеханічного перетворення.

4.Що таке «електромеханічний трансформатор» і яким коефіцієнтом електромеханічної трансформації він характеризується?

5.Намалюйте електричну еквівалентну схему (еквівалентну електромеханічну схему, приведену до електричної сторони) перетворювача і дайте визначення повного електричного або вхідного електричного імпедансу перетворювача.

27

6.Намалюйте залежність модуля вхідного електричного імпедансу перетворювача від частоти і дайте визначення частот максимумів і мінімумів імпедансу.

7.Намалюйте електричну схему з’єднання приладів для контролю частотної характеристики модуля повного електричного опору перетворювача і дайте визначення приладам, що застосовуються при вимірах.

8.Розкажіть технологічну процедуру виконання вимірювань частотної характеристики модуля повної електричної провідності.

9.Які параметри перетворювача можливо визначити, якщо відома його частотна залежність модуля повного електричного опору( провідності )? Наведіть необхідні формули.

28

Додаток 2 Таблиця 3. Метод вимірювання частотної характеристики модуля повної

провідності зразків. Перелік апаратури

29