Пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь

Пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19 (11) (51)4 С 01 Р 15 09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 2 —,- 3 c ) 0 4 -() Еп Еп

7 Е 1 Е > о о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3619858/24-10 (22) 11.07.83 46) 15.01.86. Бюл.№ 2 (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. М.А.Суслова (72) В.В.Козлов, Е.И.Санин и В.В.Янчич (53) 531.768(088.8) (56) The base bending story Euderco

Tech. Data А 510-Shock and vibration

measurement technology seminar.

Presented by Euderco Dynamic Instrument.Division, 1976, October ° (54)(57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий основание и укрепленный на нем пьезоэлемент, о т л и ч а— ю шийся тем,что, с целью увеличения диапазона рабочих частот, высота основания, удовлетворяет неравенству а высота и пьезоэлемента равна

4 Ео

h = — D — 3h

3 Е

h где Š— модуль упругости материала и пьезоэлемента; — модуль упругости материала основания; 7 — поперечный размер пьезоэлемента.

1 1205028

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вибрации объекта в условиях воздействия на виброизмерительный преобразователь деформации 5 объекта, на котором он установлен.

Целью изобретения является увели чение диапазона рабочих частот за счет повышения резонансной частоты виброизмерительного преобразователя 1О при одновременном обеспечении минимальной деформационной чувствительности.

На фиг.1 схематически изображен пьезоэлектрический виброизмери- 15 тельный преобразователь; на фиг.2 расположение поверхности нулевой деформации в теле виброизмерительного преобразователя.

Пьезоэлектрический виброизмери- M тельный преобразователь (ВИП ) состоит из компенсирующего основания 1, пьезоэлемента 2 с выводами его электродов 3 -и инерционного элемен та 4, при этом 1, — высота основа- 25 ния; — высота пьезоэлемента;

Н вЂ” общая высота ВИП; Д вЂ” поперечный размер пьезоэлемента (и ВИП); — измерительная ось ВИП.

ВИП установлен на объекте 5.

ЗО

Пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь работает слецующим образом.

При наличии виброускорения по измерительной оси прибора на его 35 инерционный элемент действует инерционная сила. Она обуславливает приложение к пьезоэлементу усилий растяжения — сжатия, а следовательно, появление на электродах Щ пьезоэлемента электрического напряжения. Это напряжение возникает из-за проявления продольного прямого пьезоэффекта в пьезоэлементе и является выходным сигналом ВИП. Я

Одним из факторов, отрицательно влияющих на показания.ВИП, является деформация поверхности исследуемого объекта, которая приводит к появле— нию погрешности в выходном сигнале 5Î

ВИП. Оценкой погрешности служит величина деформационной чувствитель— ности,(ДЧ), которая определяется отношением выходного сигнала ВИП под действием деформации к величине 55 самой деформации.

Эффективным путем уменьшения ДЧ

ВИП является введение в его конструкцию компенсирующего основания специальной формы и высотой которая удовлетворяет неравенству

0 2 --g h <

E r)

1 Е

0 при этом высота равна

0,4 D (1) о

h< пьезоэлемента

Кроме того, при равных габаритах (и приблизительно одинаковых резонансных частотах) предлагаемый ВИП имеет инерционный элемент большей

4, Е

h=-D-3h г 3 Е э где Š— модуль упругости материала пьезоэлемента;

Ео — модуль упругости материала основания;

2 — поперечный размер пьезоэлемента.

Выражения (.l ) и (2) для высот пьезоэлемента и основания )1, при одинаковых модулях упругости материалов пьезоэлемента и основания (Е1=Е ) получены расчетным путем из уравнений упругости в предположении плосконапряженного состояния БИП при воздействии деформации объекта.

Для варианта различных модулей упругости проведены экспериментальные исследования на В1П, которые уточнили выражения (1) и (2). Особенность рассматриваемого процесса заключается в наличии в теле ВИП при деформации объекта областей с деформа цией разного знака (растяжение и сжатие), что свидетельствует о том, что в ВИП имеются поверхности нулевой деформации. Размещение пьезоэлемента ВИП в зоне поверхности нулевой деформации позволяет резко снизить величину ДЧ ВИП.

Поверхность 6 нулевой деформации (фиг.?., где "+" и - означают соответственно области растяжения и сжатия материала тела ВИП ) и размещенный в ее зоне пьезоэлемент рас— положены в предлагаемом ВИП намного ближе к поверхности объекта, чем в известном ВИП.

При одинаковых инерционных элементах (и. таким образом, одинаковых

) коэффициентах преобразования) высота предлагаемого ВИП меньше, чем известного (за счет меньшей высоты основания), .поэтому резонансная частота предлагаемого ВИП и диапазон рабочих частот больше.

Составитель А. Трунов

Редактор И.Рыбченко Техред А.Ач Корректор Е.Рошко

Заказ 8521/45

Тираж 896. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 высоты и массы, а следовательно, и больший коэффициент преобразования.

Таким образом, оптимальное с точки зрения уменьшения ДЧ размещение пьезоэлемента в ВИП позволяет

)205028 4 повысить эффективность ВИП либо за счет повышения резонансной частоты ВИП и расширения его диапазона рабочих частот, либо за счет увеличения коэффициента преобразования

ВИП.