Способ контроля исправности пьезоэлектрических датчиков и устройство для его осуществления

(22) (46) (72) (53) И 9А,В,(56) крис в 1. (о елудев И,С. Эле- М.: Наука, 1 рационная техни алы семинара, МД 31, трнческие 79, с,112 а: Сборни НТП, 1986 алл Мат СПРАВНОСТ ОВ И УСТР ПЬ СТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 1 ЦЕСТВЛЕ Изобретение относится к измерительной технике и может использоватьсядля контроля технического состоянияпьезоэлектрических датчиков, напримерпьезоэлектрических виброизмерительиых датчиков, датчиков переменногодавления и др,Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет исключения ошибок при измерении параметровконтролируемого датчика на различныхчастотах,На чертеже представлена схема устройства для контроля исправностипьезоэлектрических датчиков,Устройство контроля исправностипьезоэлектрических датчиков содержиттрансформатор 1 с тремя обмотками2-4 нагрузочный конденсатор 5 и балансировочный конденсатор 6, выводы7 и 8 первой обмотки 2 предназначеныдля подачи синусоидапьного напряже(57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретенияповышение достоверности контроля засчет исключения ошибок при измерениипараметров контролируемого датчикана различных частотах, Согласно изобретению осуществляют измерения емкости контролируемого пьезоэлектрического датчика в свободном. состоянии и в условиях его демпфированияпараллельно подключенным конденсатором, по которым судят о неисправнос"ти датчика. 2 с.п. А-пы, 1 цл ния заданной частоты, первый вывод 9 второй ббмотки 3 предназначен для подключения к первому выводу контро лируемого пьезоэлектрического датчика, второй вывод второй обмотки 3 соединен с первым выводом третьей обмотки и с первым выводом нагрузочно - го конденсатора 5, второй вывод третьей обмотки 4 подключен к первому выводу балансировочного конденсатора 6, вторые выводы нагрузочного конденсатора 5 и балансировочного конденсатора объединены (вывод 10) и предназначены для подключения к второму выводу контролируемого пьезоэлектрического датчика.Кроме того, устройство содержит первый и второй шунтирующие конденсаторы 11 и .12, первый и второй ключи 13 и 14, второй нагрузочный конденсатор 15, второй балансировочный конденсатор 16 и компаратор 17, транс 1548870Форматор 1 снабжен четвертой обмоткой 18, выводы которой подключены кпервым выводам соответственно второго нагрузочного конденсатора 15 ивторого балансировочного конденсатора16, вторые выводы которых объединеныи подключены к второму выводу перво;го нагрузочного конденсатора 5, первые выводы первого и второго шунтирующих конденсаторов 11 и 12 подключены к первым выводам соответственнопервого и второго ключей 13 и 14,вторые выводы которых подключены соответственно к первому выводу второй об.15мотки 3 и к второму выводу третьей обмотки 4, вторые выводы первого и второго шунтирующих конденсаторов 11 и12 соединены с вторым выводом первогонагрузочного конденсатора 5, первыевыводы первого и второго нагрузочныхконденсаторов 5 и 15 подключены соответственно к первому и второму входамкомпаратора 17 а органы управленияпервого и второго балансировочных кон денсаторов 6 и 16 соединены механической связью, Позицией 19 на чертежеобозначен контролируемый пьезоэлектрический датчик,Предлагаемый способ контроля ис"правности пьезоэлектрических датчиковзаключается .в том, что измеряют емкость контролируемого пьезоэлектрического датчиканаходящегося в свободном состоянии, и его емкость в условиях шунтирования внешней нагрузкой,по которым судят о исправности пьезоэлектрического датчика, Шунтированиепьезоэлектрического датчика осуществляют конденсатором с емкостью С =(1820)С, где С - емкость пьезоэлектрического датчика без нагрузки, а об исправности пьезоэлектрического датчикасудят по выполнению условия С -(С -С)0,01 С, где С . - емкостьпьезоэлектрического датчика в условиях его шунтирования,Устройство работает следующим образом,При подключенном датчике 19 и разомкнутых ключах 13 и 14 производитсябалансировка моста конденсатором 6,образованного второй 3 и третьей 4 ббмотками и датчиком 19, в результатекоторой емкость балансировочного кон"денсатора 6 и второго балансировоч 55ного конденсатора 16 устанавливаетсяравной емкости датчика 19, Затем замыкают ключи 13 и 14 и подключают параллельно датчику 19 и параллельно балансировочному конденсатору 6шунтирующие конденсаторы 11 и 12 соот.ветственно, При этом, если датчик 19исправен, его совместная с конденсатором 11 емкость не равна сумме обеих этих емкостей и мост разбалансируется, На нагрузочном конденсаторе 5появляется сигнал разбаланса, которыйсравнивается компаратором 17 с напряжением на втором нагрузочном конденсаторе 15, При превышении результата сравнения наперед заданной величины (порядка 0,01) компаратор вырабатывает сигнал, соответствующийисправности контролируемого датчика.Для количественного анализа работы устройства удобно (но не обязательно) принять параметры элементовустройства такими, чтобы токи в контурах моста и обмотке 18 определялись главным образом емкостями датчика 19 и балансировочных конденсаторов 6 и 16 соответственно, Тогданапряжение на конденсаторе 5 пропорционально разности емкостей плеч моста, а напряжение на конденсаторе 15пропорционально емкости конденсатора16, которая в первой Фазе работы установлена равной емкости датчика 19.КоэФФициент же пропорциональностимежду обоими сигналами. равен отношению напряжений на последовательно соединенных обмотках 3 и 4 и обмотке18, которое выбрано равным 0,01 исходя из заданного критерия исправностидатчика,Использование изобретения позволяет по сравнению с прототипом повыситьдостоверность результата контроля исправности датчика,Формула изобретения Способ контроля исправности пьезоэлектрических датчиков, заключающийся в том, что измеряют емкость пьезоэлектрического датчика и его емкость при воздействии внешней нагрузки, по которым судят об исправности пьезоэлектрического датчика, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, нагрузку осуществляют шунтированием пьезоэлектрического датчика конденсатором с емкостью Сц= (18-20) С, где С - емкость пьезоэлектрического датчика без нагрузки, а об исправ1548870 Корректор Н.Король Редактор С,ПекарьТехред А. Кравчук Заказ 146 Тираж 518 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 ности пьезоэлектрического датчика судят по выполнению условия С-(С -С) ) )0,01 С, где С - емкость пьезоэлектрического датчика в условиях его шунти 5 рования,2. Устройство контроля исправности пьезоэлектрических датчиков, содержащее трансформатор с тремя обмотками, нагрузочный конденсатор и балансировоч ный конденсатор, выводы первой обмотки трансформатора предназначены для подачи синусоидального напряжения заданной частоты, первый вывод второй обмотки предназначен для подключения к первому выводу контролируемого пьезоэлектрического датчика, второй вывод второй обмотки соединен с первым выводом третьей обмотки и с первыми выводом нагрузочного конденсатора, второй вывод третьей обмотки подключен к первому выводу балансировочного конденсатора, вторые выводы нагрузочного конденсатора и балансировочного 25 конденсатора объединены и предназначены для подключения к второму выводу контролируемого пьезоэлектрического датчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено первым и вторым шунтирующими конденсаторами, первым и вторым ключами, вторым нагрузочным конденсатором, вторым балансировочным конденсатором и компаратором,трансформатор снабжен четвертой обмоткой, выводы которой подключены кпервым выводам соответственно второго нагрузочного конденсатора и второгобяланснровочного,конденсатора, вторыевыводы которых объединены и подключены к второму выводу первого нагрузочного конденсатора первые выводы первого и второго шунтирующих конденсаторов подключены к первым выводам соответственно первого и второго ключей, вторые выводы которых подключенысоответственно к первому выводу второй обмотки и к второму выводу третьейобмотки, вторые выводы первого и второго шунтирующих конденсаторов соединены с вторым выводом первого нагрузочного конденсатора, первые выводы первого и второго нагрузочных конденсаторов подключены соответственнок первому и второму входам компаратора, а органы управления первого ивторого балансирующих конденсаторовсоединены механической связью,