Пьезоэлектрический датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 13238 01 1. 1/16, 9 0 51) ТЕНИ институ ершин ДАТЧИК сти изме ель изоб ональны ЬР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к облрения неэлектрических величин. Цретени я - расширение функц возможностей. Светодиод 6 преобразует электрический сигнал в световой поток. Входное сопротивление измерительного устройства 5 выбирают с учетом частотного спектра измеряемой силы таким образом, чтобы обеспечить условие стекания заряда с электродов пьезоэлемента 1 через входное сопротивление измерительного устройства 5 за время измерения приложенной силы. О величине измеряемой силы судят по величине светового потока, излучаемого светодиодом 6. Направление изменения измеряемой силы, моменты приложения и снятия внешнего усилия определяются выходным сигналом дискриминатора 8 полярности. 1 ил.1323874 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 2955/45 Тираж 776 ПодписноеПроизводг 1 пенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Изобретение относится к электрическим измерениям неэлектрических величин с помощью пьезоэлектрических преобразователей и может быть использовано для измерения сил, давлений и т. д.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.На чертеже представлен пьезоэлектрический датчик.Датчик содержит пьезоэлементы 1, 2, между которыми расположена прокладка 3, генератор 4 электрических сигналов, подключенный к электродам пьезоэлемента 2, измерительное устройство 5, подключенное к электродам пьезоэлемента 1 и содержащее параллельно включенные светодиод 6, фильтр-пробку 7 и дискриминатор 8 полярности, подключенный к выходу фильтра- пробки 7.Пьезоэлектрический датчик давления работает следующим образом,Генератор 4 электрических сигналов настроен на резонансную частоту пьезоэлектрического трансформатора, образованного пьезоэлементами 1, 2 и упругим элементом 3. Пьезоэлемент 2 преобразует электрические колебания в механические, которые передак)тся через прокладку 3 к пьезоэлементу 1. Пьезоэлемент 1 преобразует механические колебания в электрический сигнал, который поступает на вход измерительного устройства 5.Светодиод 6 преобразует электрический сигнал в световой поток. Величина светового потока определяется действующим значением электрического сигнала, снимаемого с электродов пьезоэлемента 1. В исходном состоянии величина светового потока имеет максимальную величину, поскольку пьезоэлектрический трансформатор находится в резонансе,Фильтр-пробка 7, настроенный на рабочую частоту генератора 4, не пропускает на вход дискриминатора 8 полярности электрический сигнал, наводимый на электродах пьезоэлемента 1 вследствие трансформации энергии от генератора 4 к пьезоэлементу 1.Измеряемая сила, деформируя элементы пьезоэлектрического трансформатора, выводит его из резонанса. При этом уменьшается величина коэффициента трансформации пьезоэлектрического трансформатора и, следовательно, уменьшается величина светового потока, излучаемого светодиодом 6.При деформации пьезоэлемента 1 на его электродах вследствие прямого пьезоэффекта образуется электрический заряд, который вызывает протекание тока во входной цепи измерительного устройства 5. Причем этот электрический сигнал содержит в своем частотном спектре составляющие, отличные от 5 частоты, на которую настроен фильтр-пробка, и, следовательно, поступает на вход дискриминатора 8 полярности. При этом направление тока во входной цепи дискриминатора 8 полярности определяется направлением деформации пьезоэлемента, т, е. направлением изменения приложенной силы.При импульсном воздействии силы напьезоэлектрический трансформатор во входной цепи дискриминатора 8 полярности в моменты приложения и снятия внешнего усилия возникает импульс тока определенной полярности.Дискриминатор 8 полярности в зависимости от направления тока во входной цепи вырабатывает на своем выходе стандартный сигнал, сигнализируя о направлении измерения измеряемого давления, о моментах приложения и снятия внешнего усилия. Для обеспечения надежности работы устройства входное сопротивление измерительного устройства 5 выбирают с учетом частотного спектра измеряемой силы таким образом, цтобы обеспечить условие стекания заряда с электродов пьезоэлемента 1 через входное сопротивление измерительного устройства 5 за время изменения приложенной силы.О величине измеряемой силы судят по величине светового потока, излучаемого светодиодом 6. Направление изменения измеряемой силы, моменты приложения и снятия внешнего усилия определяются выходным сигналом дискриминатора 8 поля р ности. 40Пьезоэлектрический датчик, содержащийдва пьезоэлемента, связанные между собой прокладкой, генератор, подключенный к электродам первого пьезоэлемента, и измерительный узел, подключенный к электро дам второго пьезоэлемента, отличающийсятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измерительный узел выполнен в виде параллельно включенных светодиода и фильтра-пробки, выход которой соединен с входом дискриминатора полярности, при этом входное сопротивление цепи из последовательно соединенных фильтра-пробки и дискриминатора полярности выбрано меньше входного сопротивления светодиода.