В научных исследованиях широ­ко применяются различные датчи­ки. Одной из разновидностей таких датчиков являются пьезорезонансные датчики.

 Широко известны и применяются в технике датчики на пьезокварце. Но они, как правило, высокочастотные.

Менее известны низкочастотные датчики на пьезокерамике. В этих датчиках, как правило, имеется не­сколько резонансных частот, обус­ловленных одновременным суще­ствованием для одного образца не­сколько типов колебаний и обертонов.

   Все резонансы, лежащие выше ос­новного, в большинстве случаев являются нежелательными, так как при этом возможны ложные изме­рения.

Одна из возможных схем пьзорезонансного датчика приведена на рис. 1. На операционном усили­теле DA1, включенном по схеме неинвертирующего усилителя с коэф­фициентом усиления равном 5, вы­полнен первый усилитель. Основ­ная задача усилителя - высокое входное сопротивление. На DA2 собран инвертирующий регулируе­мый усилитель с коэффициентом усиления 1...11. Далее на выходе включен эмиттерный повторитель на VT1. Он необходим ввиду того, что вход датчика имеет большую ем­кость, что недопустимо для DA2. Пу­тем воздействия на датчик ZQ1 в не­которой области частот, на выходе усилителя в точке А получим наи­больший отклик на резонансных ча­стотах. Амплитудно-частотная ха­рактеристика пьезорезонансного датчика приведена на рис. 2. Как видно из анализа этой характерис­тики, существует, помимо основно­го резонанса на частоте 3,0 кГц, еще дополнительный на частоте 27 кГц.

  Для устранения нежелательно­го резонанса предлагается вклю­чить между точками А-В полоснозаграждающий фильтр. Схема фильтра на источнике напряжения управляемого напряжением приве­дена на рис. 3. 

Собственно фильтр собран на DA1 и двойном Т-мосте, образованного элементами R1, R2, R4, R5, С1, С2, СЗ. Резистором R5 в некоторых пределах можно под­страивать частоту режекции. Рас­сматриваемый фильтр отличается от описанных в литературе наличи­ем дополнительного повторителя на DA2. Неинвертирующий вход через потенциометр R6 подключен к выходу фильтра. Это приводит к тому, что появляется возможность регулировать полосу заграждения. После включения режекторного фильтра амплитудно-частотная ха­рактеристика пьезорезонансого датчика будет соответствовать приведенной на рис. 4. Как видно, из рисунка, ненужный резонанс полностью устранен.

Литература

1.         Плужников В.М., Семенов B.C. Пьезокерамические твердые схемы. - М.: "Энергия", 1971.

2. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - М.: Энергоатомиздат, 1989.