Пьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь

)9) В 1)4 С 01 Р 15 09 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Ростовский ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственныйуниверситет им. М,А,Суслова(56) ТЬе Ъаяе Ьепй 1 щ ясогу Ец)1 егсоТес 1 т.Пага А 510-БЬос 1 апй ч 1 Ьгаг 1 оптпеаяцгептепг гесппо 1 оду яетп 1 паг.Ргеяепсед Ьу Ецдегсо Эупатп 1 с 1 пяСгцптепг.Пч 1 я 1 оп 9 1976, ОсГоЬег.на ню щличе пьезоэлемен тлича целью увеих частот, влетворяет тем,что, пазона раб вания и, у Я Д ос ера 0 2ЕпЭысо пьезоэлемен авн Ео- 31 тЕдуль упругостезоэлемента;дуль упругостоснования;перечный размемента. 4Ьг= 3 где Е - м и и Еатериал материа пьезоОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вибрации объекта в условиях воздействия на виброизмерительный преобразователь деформации 5 объекта, на котором он установлен,Целью изобретения является увели чение диапазона рабочих частот за счет повышения резонансной частоты виброизмерительного преобразователя 1 О при одновременном обеспечении минимальной деформационной чувствительности.На фиг,1 схематически изображен пьезоэлектрический виброизмери тельный преобразователь; на фиг.2 расположение поверхности нулевой деформации в теле виброизмерительно. го преобразователя.Пьезоэлектрический виброизмери О тельный преобразователь (ВИП ) состоит из компенсирующего основания 1, пьезоэлемента 2 с выводами его электродов 3 и инерционного элемен та 4, при этом 1, - высота основа ния;- высота пьезоэлемента; Н - общая высота ВИП; Д - поперечный размер пьезоэлемента (и ВИП);- измерительная ось ВИП.ВИП установлен на объекте 5.ЗОПьезоэлектрический виброизмерительный преобразователь работает слецующим образом.При наличии виброускорения по измерительной оси прибора на его 35 инерционный элемент действует инерционная сила. Она обуславливает приложение к пьезоэлементу усилий растяжения - сжатия, а следовательно, появление на электродах 4 О пьезоэлемента электрического напряжения, Это напряжение возникает Из-за проявления продольного прямого пьезоэффекта в пьезоэлементе и является выходным сигналом ВИП. ЯОдним из факторов, отрицательно влияющих на показания.ВИП, является деформация поверхности исследуемого объекта, которая приводит к появлению погрешности в выходном сигнале 5 О ВИП. Оценкой погрешности служит величина деформационной чувствитель - ности,(ДЧ 3, которая определяется отношением выходного сигнала ВИП под действием деформации к величине 55 самой деформации.Эффективным путем уменьшения ДЧ ВИП является введение в его конст рукцию компенсирующего основанияспециальной формы и высотойкоторая удовлетворяет неравенству 0,4 ", - ., О, (1) о1 г пьезоэлемента 0 2 Псй сЕт)Ейпри этом высотаравна Кроме того, при равных габаритах и приблизительно одинаковых резонансных частотах) предлагаемый ВИП имеет инерционный элемент большей Еоог 3где Е - модуль упругости материалапьезоэлемента;Е 0 - модуль упругости материалаоснования;2 - поперечный размер пьезоэлемента.Выражения (1) и (2) для высотпьезоэлемента 1 и основания )1, приодинаковых модулях упругости материалов пьезоэлемента и основания(Е =Е ) получены расчетным путем изуравнений упругости в предположенииплосконапряженного состояния БИПпри воздействии деформации объекта.Для варианта различных модулей упругости проведены экспериментальныеисследования на В 1 П, которые уточнили выражения (1) и (2). Особенностьрассматриваемого процесса заключается в наличии в теле ВИП при деформации объекта областей с деформацией разного знака (растяжение и сжатие), что свидетельствует о том, что в ВИП имеются поверхности нулевой деформации, Размещение пьезоэлемента ВИП в зоне поверхности нулевой деформации позволяет резко снизить величину ДЧ ВИП.Поверхность 6 нулевой деформации (сиг.2, где "+" и "-" означают соответственно области растяжения и сжатия материала тела ВИП ) и размещенный в ее зоне пьезоэлемент рас - положены в предлагаемом ВИП намного ближе к поверхности объекта, чем в известном ВИП.При одинаковых инерционных элементах (и. таким образом, одинаковых)коэффициентах преобразования) высота предлагаемого ВИП меньше, чем известного (за счет меньшей высоты основания), поэтому резонанснаячастота предлагаемого ВИП и диапазон рабочих частот больше.Составитель А. ТруновРедактор И.Рыбченко Техред А.Ач Корректор Е.Рошко Тираж 896.И Государстделам изобрМосква, Жодписноеитета СССР енн ении открытииая наб., д. Ра Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 высоты и массы, а следовательно, и больший коэффициент преобразования,Таким образом, оптимальное с точки зрения уменьшения ДЧ размещение пьезоэлемента в ВИП позволяет Заказ 8521/45 ВНИИП и 1130351205028 4повысить эффективность ВИП либо за счет повышения резонансной частоты ВИП и расширения его диапазона рабочих частот, либо за счет увеличения коэффициента преобразования ВИП.