Пьезоэлектрический преобразователь виброускорений

111 526830 Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву 21) 2090611/10 22) Заявлсно 31.12.7 51) М. Кл." б 01 Р 15 08 с присоединением заявки Ле Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий) УДК 531.768(08 Опубликова 76. Бюллетень М 3 3 Дата опубликования описания 14.09.76 2) Авторы изобретен. Янчич, В. И. Донсков, Ю. В, Лукаши М. И. Субботин В. В, Козло 71) Заявител стовский ордена Трудового Красного Знамени гуниверситет 54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАВИБРОУСКОРЕИИЙ ласти измери хема предлореобразовате на устано. из пакета раллельно, дов 3, выИзобретение относится к оотельной техники.Известно несколько различных типов пьезоэлектрических преобразователей ускорения.В монолитном преобразователе, выполненном в виде пьезокерамического блока, разделенного полостями различной формы а основание, активный элемент и инерционную масактивная зоа занимает меь 1 у 1 о часть блока, что приводит к недостаточному использованию объема блока для генерации зарядов при действии виброускорений 11,В пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем один пьезоэлемет, исользуется весь объем пьезоэлемента в качестве активного элемента 2.Однако емкость подобного преобразователя оказывается небольшой, что ограничивает снизу его рабочий диапазон частот.Наиболее близким к изобретению является пьезоэлектрический преобразователь виброускорений, содержащий корпус и пакет пьезоэлектрических пластин с параллельно соед- ненными электродами 31.Однако в таком преобразователе пр работе происходит возрастание действующих механических напряжений вдоль его продольной оси в сторону установочной поверхности, вследствие чего на пьезоэлектрической пластине, расположенной в зоне действия высоких механических напряжении, генерируется больший электрический заряд, чем на пластие, расположеой в зоне минимальных механических напряжений. При параллельном электрическом соединении пьезоэлектрических пластин равной толщины на электродах происходит выравнванне потенциалов, т. е.заряд максимально деформированнои пластиы персраспределяется на менее деформиро ванные, в результате чего коэффциет преобразования используется не полностью и эффективность работы преооразователя снижается.В предложенном преобразователе с цельюповышения коэффициента преобразования по напряжению пьезоэлектрические пластины выполнены разнотолщинпыми, при этом их толщины, начиная с первой, максимально удаленной от поверхности крепления преобра зователя, соотносятся между собой как1: (/ 2 - 1): (3/ 3 - 3/ 2): (1 4 - Р 3)На чертеже представлена сженно го пьезоэлектрического п25 ля виброускоренпй.Преобразователь, закрепленныивочной поверхности 1, состоитпьезоэлектрических пластин 2,электрически соединенных электр30 водов 4 и зажимов 5 и 6.,2 И ай 1С 1 2 аао Для второй пластины: Я, =йр 6, + - й,2 аааз 7 а- 2): (4 - 3/3) рй, (й, ) и для й, = ,(1 Л У Заказ 2019/14 Изд.1577 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Типография, пр. Сапунопа, 2 Толщины пьезоэлектрических пластин 2 выопраются такпмп, чтобы разности потенциалов 111 элск 1 эоды., пластин о 11 и одинаковы.При вибрации установочной поверхности 1 в пьезоэлектрических пластинах 2 возникают разные металлические напряжения и на электродах 3 генерируются неодинаковые заряды, которые снимаются с зажимов 5 и 6. Заряд, возникающий на верхней пластине при действии единичного ускорения, равенл за 721 где 1 - пьезомодуль,з - площадь поверхности пьезоэлектрической пластины,р - плотность пьезоэлемента,Й - толщина первой пластины,Емкость: где в - диэлектрическая, проницаемость; ез - диэлектрическая константа, Напряжение в режиме холостого хода; Из требования У=72Ь, = й, (1/ 2 - 1).Аналогично дляг = 1, (1/ 3 - 1/2) Прп выполнении условия выбора соотошений толщин пьезопластш, начиная: герв 1 й, максимально ,да енной от установочной поверхности, как 1:( 1 2 - 1): ( 1I3 в 1 2): ; (/ 4 в 3 3), разность потенциалов на элек.тродах 3 всех пластин одинакова, и не происходит нежелательного выравнивания потенциалов, что повышает эффективность работы 10 преобразователя. Причем, при одинаковых габаритах выигрыш в коэффициенте преобразования по напряжению достигается при сравнении с преобразователем, у которого все пластины имеют толщину, равную толщине нижней, прилегающей к установочной поверхности пластины разнотолщинного преобразователя. В случае равенства пластин сравниваемых преобразователей разнотолщинный преооразователь имеет преимущество в коэффи циенте преобразования и по заряду. Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь виброускорений, содержащий корпус и пакет пьезоэлектрических пластин с параллельно соединенными электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения коэффициенЗ 0 та преобразования,по напряжению, в немпьезоэлектрические пластины выполнены разнотолщинными, при этом их толщины, начиная с первой, максимально удаленной от поверхности крепления преобразователя, соот носятся между собой как 1: / 2 - 1): (У 3 -Источники информации, принятые во вни 40 мание при экспертизе:11, Патент США3805097, кл. 310 - 8,4,1974.