Пьезоэлектрический преобразователь

Патент 781620

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И "Xè. È „:Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ и>781620

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04,1078 (21) 2697855/18-10

Р м К 3 а 01 L 1/1б

С 01 Х 9/08 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1 1.80, Бюллетень Ио 43 (53) УДК 531. 781, ° 531.787(088.8) Дата опубликования описания 2311.80

Ъ (72) Авторы изобретения

A.È,TðîôèMîâ и О.С,Шмитов

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.C,N.Кирова, Отделение Р 1 (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин, таких как усилие, давление, ускорение и т,д. и может быть использовано для связи объектов технологического контроля с управляющими вычислительными комплексами автоматизированных систем управления.

Известны пьезоэлектрические преобразователи, в которых пьезоэлемент соединен с торцовой поверхностью резонатора и возбуждается от генеРатора, при этом измеряемое усилие

Прикладывается к резонатору 11I, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пьезоэлектрический преобразователь, 20 содержащий корпус, резонатор, выполненный в виде стержня прямоугольного сечения, два пьезоэлемента, один из которых подключен к генератору, а другой - к измерительному при- 25 бору «21 .

Недостатком данного устройства является то, что точность его зависит от условий сочленения пьезоэлементов с резонатором. 30

Цель изобретения вЂ” повышение точности и чувствительности пьезоэлек- трического преобразователя. указанная цель достигается тем, что. в преобразователь введены силопередающий элемент, закрепленный в корпусе, и два волновода, причем на поверхности одной грани резонатора выполнена профилированная часть из двух участков периодической поверхности и заключенного между ними участка полуцилиндрического профиля, а каждый пьезоэлемент укреплен на своем волноводе, сопряженном с резонатором по поверхности, противоположной профилированной части. Резонатор может быть установлен на ножевые опорй поверхностью с профилированной частью, которая размещена между этими опорами, а силопередающий элемент выполнен с коническим наконечником, контактирующим с поверхностью грани стержня, противоположной грани с про- филированной частью, напротив участка полуцилиндрического профиля. Резонатор может быть выполнен Ч-образной формы, причем его первый конец закреплен на корпусе, а второй связан с силопередающим элементом, при этом

781620 профилированная часть расположена на внутренней поверхности резонатора, На фиг. 1 схематично: изображено устройство для измерения усилия; на . Фиг, 2 вЂ” устройство для измерения разности давлений, Устройство для измерения усилия содержит корпус 1, резонатор 2, выполненный в виде стержня прямоуголь» ного сечения, опорная грань которого имеет два участка периодической поверхности 3 и 4 и полуцилиндрическую выемку 5, расположенную в центральной части резонатора, перпендикулярно его оси. Волнрвоцы 6 и 7, входящие под углом эффективного возбуждения к периодическим поверхностям, соединены своими торцами с излучающим 8 и приемным 9 пьезоэлементами,- - при этом электроды излучающего элемента подключены к генератору, а электроды приемного - к измеритеЛьному прибору.

Силопередающий элемент 10, снабженный коническим наконечником, фиксируется вялой оболочкой 11, защемленной по периферии крышкой 12. устройство дЛя измерения разностидавлений содержит корпус 1 и размещен ные в нем мембранные блоки 2 и 3, центры которых жестко связаны между собой стяжкой 4,шарнирно соединенной с Одним концом стержня 5, второй конец которого закреплен в корпусе устройства. В местах сопряжения плоских боковых и периодической по верхностей на внеиней грани стержня выполнены волноводы б и 7, торцы которых сочленены с двумя пьезоэлементами В и 9, один иэ которых подключен к генератору, другой к измерительному прибору. На внутренней поверхности стержня выполнены участки периодической поверхности 10 и 11, между которыми расположена полуцилиндрическая выемка 12, при этом волноводы ориентированы под углами эффективного возбуждения к периодическим поверхностям.

Устройства работают следующим образом.

Пьезоэлемент, подключенный к генератору, создает в своем волноводе продольные (объемные) акустические волны, которые преобразуются на периодической поверхности в поверхностные акустические волны Релея (IIAB).

Распространяясь в поверхностном слое резонатора IIAB подвергаются частичному рассеянию на полуцилиндрической выемке, в результате чего часть их

" энергии отводйтся в приемный волновод и преобразуется в электрический приемным пьезоэлементом. При нагружении резонатора возникают деформации;" приводящие к изменению геометрии акустического тракта IIAB, т,е. к изменению кривизны полуцилиндрической выемки.

КоэФфициент прохождения акустической волной искусственно введенного дефекта резко изменяется, что вызывает иэмененйе уровня выходного сигнала преобразователя.

Таким образом, введение .в акустический тракт IIAB полуцилиндрической выемки, ориентированной перпендикулярно направлению распространения IIAB

I позволяет обеспечить значительный уровень выходного сигнала вследствие малого коэффициента затухания IIAB. на пути от излучателя к приемнику что характерно для волн Рэлея и сильной зависимости коэффициента прохождения IIAB от геометрии полуцилиндрической выемки. Таким образом, введение пол цилиндрической выемки и прак15 тически полная механическая развязка пьезоэлементов и резонатора позволяют повысить точность измерений и чувствительность преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при, экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 581393, кл, G 01 L 1/16, 1976.

2. Патент Франции 9 2203976, кл, G 01 L. 1/16, 1972 (прототип).

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, резонатор, выполненный в виде стержня прямоуголь«

25 ного сечения, и два пьезоэлемента

У один из которых подключен к генератору, а другой вЂ” к измерительному прибору, о т л и ч а ь шийся тем

I что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены силопередающий элемент, закрепленный в корпусе, и два волновода, причем на поверхности одной грани резонатора выполнена профилированная часть из двух участков периодической поверхности и заключенного между ними участка полуцилиндрического профиля

1 а каждый пьезоэлемент укреплен на своем волноводе, сопряженном с резонатором по поверхности, противопо40 ложной профилированной части.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что резонатор установлен на ножевые опоры поверхностью с профилированной частью, 45 которая Размещена между этими опорами, а силопередающий элемент выполнен с коническим наконечником, контактирующим с поверхностью грани стержня, противоположной грани с профилированной частью, напротив участка полуцилиндрического профиля.

3. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что резонатор . выполнен V-образной Формы, причем его

55 первый конец закреплен на корпусе а второй связан с силопередаюшим элементом, а профилированнай часть расположена на внутренней поверхности резонатора.

Фиа t

Составитель Северин

Редактор Н.Рогулич Техред В.Гаврылещко Корректор Л.Иван

Закаэ 8115/43 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, К-35, Раушская наб;, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4