Тензоэлемент

(5 Н (:01 В НИ ЛЬСТВУ н и парыщийс едоваских ме 13 во.ССС1975 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ С(71) Всесоюзный научно-исслтельский институт геофиэичтодов разведки(прототип). 54)(57) ТЕНЗОЗЛЕИЕНТ, содержащи ьеэокерамическую пластину и раэ ещенные на ней излучатель акуст ческих вол приемников, о тл и ч а ю я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет повышения динамического диапазона, пластина разделена проточками на две зоны, на однойиз которых размещен излучатель, ана другой по дуге окружности размещены и пар дифференциально соединенных приемников с зеркально расположенными осями чувствительности, набоковых гранях последней зоны установлены контактные силопередающиепластины, а центр окружности находится в точке пересечения линии,,соединяющей проточки в пластине сосью направленности излучателя.1145Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляприменения в устройствах измерениямеханических величин, а также можетбыть использовано в гранесейсмических датчиках геофизической аппаратуры,Известен измерительный преобразователь деформаций содержащий силочувствительную пластину с излучателем и приемником акустическихволн на ее противоположных краях.1 3.Недостатком известного устройства является высокая нелинейность,возникающая в области измерения боль ших воздействий.Наиболее близким к изобретениюявляется тензоэлемент, содержащийпьезокерамическую пластину и разме-.щенные на ней излучатель акустичес-,20кнх волн и пары приемников 12 1.Недостатком данного устройстваявляется низкий динамический диапазон,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейза счет повышения динамического ди- .апазона.Цель изобретения достигаетсятам, что в тензоэлементе, содержащем пьезокерамическую пластину иразмещенные на ней излучатель акустических волн и пары приемников,пластина разделена проточками надве зоны, на одной из которой размещен излучатель, а на другой подуге окружности размещены я пар диф"ферепциально соединенных приемниковс зеркально расположенными осямичувствительности, на боковых торцахпоследней зоны установлены контакт Оные силопередающие пластины, а центрокружности находится в точке пересечения линии, соединяющей проточки впластине с осью направленности излучателя.45Ца Фиг, 1 представлена конструкция тензоэлемента; на фиг. 2 - схемадвухкомпонентного приема поляризованной поперечной акустической волны,Тензоэлемент содержит пьезокерамическую пластину 1 с двумя протлчГками по бокам, излучатель 2 акустических волн, например, направленногоакустического излуЧения, две контакт"иые силопередающие пластины 3 и 4,установленные на боковых граняхпьезокерамических пластин 1, и пардифференциально соединенных приемни 246 3 1ков 5 с зеркально расположенными осями чувствительности, образующих и"секционную двухкомпонентную приемную линейку.Каждая секция акустической и -секционной линейки (фиг, 2) содержит два дифференциально включенных приемника 6 и 7 акустических волн, например, с ортогонально расположенными друг к другу. осями чувствительно. сти, причем биссектриса угла междуэтими осями является касательной кдуге, вдоль которой размещена И -секционная двухкомпонентная приемнаялинейка. Тензоэлемент работает следующим образом.При отсутствии измеряемого воздействия ( Р = О на контактных пластинах 3 и 4 (фиг. 1) акустическийлуч АС, генерируемый излучателем 2 акустических волн, например поперечных акустических волн с поляризацией,параллельной плоскости тензокерамической пластины, распространяетсяпрямолинейно (ЛСВ) и поступает нацентральную секцию (фиг. 2) а.-секционной двухкомпонентной линейки,причем волновой вектор этого луча К(СР) перпендикулярен биссектрисе угла между осями приемников 6 и 7 акустических волн, а поляризация этого луча ей параллельна. Поэтому сигналы на выходах приемников 6 и 7 акустичных волн равны и при диффе ренциальном их включении .компенсируот друг друга. На других секциях ввиду наличия рассеивания, кроме центральной, выходные сигналы отличны от нуля, так как поляризация поступающей на них волны параллельна биссектрисе.Тогда эти сигналы имеют одинаковый знак для всех секций выше центральной и противоположный для нижних.При подаче измеряемого воздействия (РФ 0) на контактные пластины 3 и 4 в,связи с нелинейностью упругих свойств материала пьезокерамической пластины приемника 7 модули упру-гости части тела этой пластины, главным образом между контактными силопередающими пластинами 3 и 4, изменяются, В этом случае луч АС(фиг. 1) терпит преломление в точке С и отклоняется на некоторый угол о, например, при сжатии в сторону верхней секции Рь секционной двухкомпо246 4Как видно из формулы, аналоговому измерению подлежит не вся величина измеряемого воздействиями,: а только величина его приращения й РР - КГ( (Ря, которая в первом приближении в ъ % раз меньше абсолютной величины. Составитель К. ЛеоновТехред С;Йовжий Корректор А. Обручар Редактор А Гуль аз 1159(31 Тираж 651ВНИИПИ Государственно ло делам изобретений113035, Иосква, Ж, Ра Подписноео комитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,3 1145нентной приемной линейки 5. Луч СД ипри некотором пороговом еначении Рвектор поляризации (фиг. 2) становятся параллельным биссектрисе угламежду осями чувствительности приемников 6 и 7 акустических волн верхней соседней с центральной секцииакустической о секционной двухкомпонентной приемной линейки 5, а на.выходе этой секции сигнал становится .10равным О и т.д. пока луч не сместится до крайней верхней секции.Таким образом, следя за положе.нием "нулевой" секции и секционнойдвухкомпонентной приемной линейки, цможноопределить значение изменяе- .мого воздействия с точностью до МГ,например, путем электронного отсчета порядкового номера К "нулевой"секции отйосительно центральной или 20Рдругими словами % - ., причем %=.с ф0,1,2 п/2. (целое 6 исло)Болееточное значение 1 можно выполнить,измеряя амплитуду сигнала У на выходе "нулевой" секции,В этом случае точный отсчет Евоздействия Р можно выполнить поформуле,ч Г Таким образом, в;предлагаемом устройстве выполняется"цифровой отсчет Ф измеряемого воздействия Г с точностью до В Р; а затем аналоговый отсчет. ЮСРя, при этом ограниченный шумами вторичных приборов динамический диапазон аналогового отсчета увеличивается в я/2 раз путем введения дискретного отсчета или квантования сигнала ао амплитудЕ с последующей пространственйой или токологической компенсацией части Г, кратной Гр. Изобретение нозволяет существенно расширить динамический диапазон на 40 дБ при числе й элементов, равном 200 по сравнению с известным устройством при равной точности аналоговой измерительной аппаратуры.