Устройство для измерения продольного пьезомодуля

СОЮЗ СОВЕТСКИХОСЮНВЛИПМе(нипРЕОЪБЛИК ЗШ С 01 К 29/22 ГОС ТИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА ТОРСКОМУ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УЛЯ, содержащ й силы и изме прокладки междой силы и исотличаю целью повышея пьезомодуля в, прокладки изованной керачто и исследуе- е контакта с имеют электроды,ые с измерителем заряд УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Ростовский. ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственныйуниверситет(54) (57) УСТРОЙСТВО ПРОДОЛЬНОГО ПЬЕЗОМОД источник механическо тель заряда, а также источником механичес следуемым объектом, щ е е с я тем, что, ния точности измерен тонких пьезоэлемента выполнены из неполяр мики того же,состава мый объект, а в мест последним прокладки электрически связан1 11 О 3Изобретение относится к приборостроению и может быть использованов производстве пьезокерамики и исследовании ее параметров.Известно устройство для измере 5ния параметров пьезокерамики, содержащее источник механической силыи измеритель заряда, а также прокладки между источником механическойсилы и исследуемым объектом 13. 1 ОНедостатком известного устройстваявляется невысокая точность измерения продольного пьезомодуля из-завозникновения систематической погрешности, которая может быть вызваназажатием пьезоэлемента (кажущемусяснижению пьезомодуля), высотой менее4 мм,Цель изобретения - повышение точности измерения пьезомодуля тонкихпьезоэлементов.Цель достигается тем, что в устройстве для измерения продольногопьезомодуля, содержащем источник механической силы и измеритель заряда,а такж прокладки между источникоммеханической силы и исследуемымобъектом, прокладки выполнены изнеполяризованной керамики того жесостава, что и исследуемый объект, ав месте контакта с последним прокладки имеют электроды, электрическисвязанные с измерителем заряда. 1 б 1 2прокладки - испытуемый пьезоэлемент), то в механической системе прокладки - пьезоэлемент отсутствует волновое распределение механических напряжений, Следовательно на исследуемый элемент также воздействует сила Г, которая вызывает на его электродах электрический заряд. Прокладки 4 выполнены из неполяризованной пьезокерамики, поэтому электрических напряжений (зарядов) в них не возникает.Кроме того, каждая прокладка по всей поверхности имеет непрерывный электрод, что приводит, даже при наличии остаточной поляризации в материале прокладок, к снятию возможных электрических напряжений.Наличие у прокладок электродов (в том числе и в месте механического контакта с испытуемым пьезоэлементом) позволяет сравнительно просто измерять заряд, возникающий на выходе пьезоэлемента. Это измерение осуществляется путем электрического соединения электродов прокладок, которые в силу механического контакта электрически соединены с электродами пьезоэлемента, с электрическим входом измерителя заряда 5.Искомое значение пьезомодуля д вычисляется по формулеНа чертеже представлено устройство для измерения продольного 35пье зомодуля .Устройство состоит из источника1 механической силы, исследуемогообъекта 2, держателей 3, прокладок4 и измерителя заряда 5. Прокладка 440расположена между источником 1 механической силы и исследуемым объектом 2,Измерение пьезомодуля происходитследующим образом.45При включении источника 1 механической силы на его выходе возникаетпеременный механический сигнал Г,стабилизированный по амплитуде. Этотсигнал поступает на исследуемыйобъект 2, который зажат статическимусилием Р с помощью держателей 3между прокладками 4, выполненнымииз того же материала, что и исследуемый пьезоэлемент. 55Поскольку устройство работает нанизкой частоте (значительно ниже частоты механического резонанса пакета где О - заряд на выходе пьезоэлемента, вызванный воздействием на него силы Р.В предлагаемом устройстве контакт двух материалов с разными коэффициентами Пуассона имеет место в плоскостях соприкосновения держателей 3 и прокладок 4. Очевидно, что в этих плоскостях даже при наличии только продольной силы.г возникнут поперечные механические напряжения как в теле держателей, так и в теле прокладок. Однако, как показали экспериментальные исследования, поперечные напряжения постепенно уменьшаются при удалении от плоскости контакта и практически исчезают на расстоянии, равном поперечному раз- . меру прокладки. Поэтому прокладки имеют равные геометрические размеры в продольном и поперечном направлениях,Таким образом, в устройстве устранен принципиальный источник погрешСоставитель Л.Сорокина Техред О.Неце Корректор А.Дзятко Редактор Т.Митейко Заказ 4973/34 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности измерения продольного пьезомодуля тонких пьезоэлементов, таккак в нем полностью исключена воэможность возникновения поперечныхмеханических напряжений в испытуемом пьезоэлементе. 11031 б 1 4Устройство позволяет осуществитьизмерение продольного пьезомодуляпьезоэлементов толщиной порядка50 мкм с погрешностью однократного5измерения не превышающей 4 Х при доверительной вероятности, равной 095.