Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорения

Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретеиия

Н.К.Ерофеев, В.П,Кудрявцев и А.,(,..... М.», ..

3 °

Ленинградский ордена Красного, намени "мйханичефс@ф институт «.. "-";;=,:,; .... /

-"4- -.,;: ....; (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к пьезоэлектрическим измерительным пре .образователям, предназначенным для измерения ударных ускорений, и может быть использовано для измерений усилий и давлений, Известные измерительные преобразователи ускорений имеют относительно низкую помехозащищенность вследствие того,что электроды пьезоэлементов имеют непосредственное подсоединение к соединительному кабелю, длина которого, а следовательно, и уровень создаваемых помех может быть значительным (11.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае" мым результатам является устройство, содержащее массу чувствительного элемента, установленную на пьезоэлементе, закрепленном в корпусе, и соединительный кабель P2).

Недостатком этого устройства является относительно низкая чувствительность при дистанционном измерении ударных ускорений, обусловленная значительной емкостью, вносимой соединительным кабелем, и низ- кая помехозащищенность.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, 1Е что в устройство введены последовательно соединенные между собой разрядник и резистор, подключенные к электродам,а соединительный кабель

IS подключен к резистору.

На фиг.1 представлена упрощенная конструктивная схема пьезоэлектрического измерительного преобразователя; на фиг.2 " его электрическая схема.

Пьезоэлектрический измерительмый преобразователь ускорения (см,фиг. 1) содержит, основание 1 корпуса, на котором размещены пьезоэлемент 2, выполненный в виде шайбы и нагружен928233 ный массой 3, выполняющий одновременно и функцию электрода пьезоэлемента 2. 8 пазах массы 3 установлены резистор 4 и разрядник 5, изолированные от массы 3 с помощью трубок 6, выполненных из изоляционного материала. Один конец резистора электрически соединен с основанием корпуса 1, а другой - с центральным штырем разъема и одновременно с одним из электро- 16 дов разрядника R. Масса 3, пьезоэлемент 2,и основание 1, которое является Одновременно и вторым Электра дом пьезоэлемента, склеены между собой, Для балансировки массы 3 в ней 15 имеется полость 8. Для устранения в 1илния внешней среды к основанию 1 преобразователя крепится крышка 9.

Разрядник может быть вакуумным либо газозаполненным. 26

Перед измерением преобразователь завинчивают в резьбавое отверстие, заранее подготовленное в объекте, Осьотверстия совпадает с направлением измеряемой компоненты ускорения. К 2$ разъему 7 привинчивают ответную часть разъема соединительного кабеля (на фиг.2 не показан1. Другой разъем сое" динительнага кабеля падключа1вт ко входу усилительно-согласующего блока. 36

Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорений работает следующим образом.

Ф

При наличии ускорения g (см.

Фиг. 1) пьезоэлемент 2 испытывает инерционное воздействие от массы 3.

При деформации пьезоэлемента 2 на его поверхности возникают электрические заряды, Так как измеряемое ускорение не может меняться мгновенно, то по мере его нарастания пропорционально растут заряд и разность потенциалов между электродами 10 пьезоэлемента 11 (см.фиг.21, а сле" довательно, и на электродах разрядника 12е

Сопротивление разрядника 1 2 до наступления пробоя равно сопротив" лению изоляции, которое на несколько порядков больше величины сопротивления резистора 13. Поэтому напряжение на электродах разрядника прак- тически до наступления пробоя равно напряжению На электродах пьезоэлемента. В момент превышения значения ф пробивного напряжения разрядника происходит искровой разряд. 8 момент разряда сопротивление разрядника

12 резко падает, при этом через него протекает ток короткого замыкания, в результате чего на резисторе 13 возникает кратковременный импульс напряжения. Длительность импульса определяется временем пробоя, ко" тарый прекращается как толька раз" ность потенциалов между электродами

10 не уменьшится до напряжения пога" сания разрядника 12. По иере дальней" шего нарастания ускорения заряд на электродах 10 и разность потенциалов снова будут расти до наступле ния следующего искрового разряда в разряднике 12, Описанный процесс будет повторяться по мере нарастания ударного ускорения.

Таким образом, за время нарастания ускорения на резисторе 13 появит ся серия коротких импульсов напряжения, которые через соединительный кабель 1Й поступают на согласующий усилитель и далее на измерительную аппаратуру (на фиг.2 не показаны).

Число импульсов и интервалы времени между ними несут в себе информацию об измеряемом ударном ускорении. За счет относительно большой импульсной мощности по сравнению с мощностью сигнала при непосредственном непрерывном измерении заряда на электродах улучшается помехозащищенность при измерениях, при этом жмеется возможность проводить измерения ударных ускорений при значительном уда- лении измерительной аппаратуры от места установки пьезоэлектрического измерительного преобразователя.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорения, содержащий массу чувствительного элемента, установленную на пьезоэлементе, закрепленном в корпусе, и соединительный кабель, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последовательно соединенные между собой разрядник и резистор, подключенные к электродам, а соединительный кабель подключен к резистору.

928233

ВНИИПИ Заказ 3227/55 Тираж 883 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Источники информации, принятые во;,внимание при экспертизе

1. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара, Кн..1 под ред. В.В.Клюева, И,, "Иашиностроение", 1978, с. 49-51.

2. Проектирование датчиков для измерения механических величин.Под ред. E Ï.Îñàä÷åãî, M., "Иашинострое" ние", 1979, с. 191, рис. 8 и 9 (прототип).