Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 44538 А 9) 6 01 . 9/08, 23 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ы СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственное объединение по кузнечно-прессовому оборудованию и гибким производственным системам для обработки давлением "ЭНИКмаш"(56) Авторское свидетельство СССР М 1672246, кл, 6 01 3 9/08, 1990.Авторское свидетельство СССР М, 1590941, кл, 0 011 9/08, 1989.(54) П ЬЕЗОЭЛ Е КТРИЧ ЕСКИЙ ДАТЧИК ИМПУЛЬСНЫХ ДАВЛЕНИЙ(57) Изобретение относится к контрольноизмери "ельной технике, в частности к устройствам для регистрации импульсных давлений, например, внутри металлических деталей машин и механизмов. Целью изобретения является повышение точности и надежности, а также удобства в эксплуатации. Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1, выполненный в виде стержня переменного сечения по длине. Стержень снабжен кольцевым выступом 2 и имеет два поперечных параллельных отверстия 3 и 4, в которых закреплены пьезоэлементы 5 и 6 с помощью вязкоупругого компаунда 7. Отверстия 3 и 4 соединены между собой осевым каналом 11, через который проходит электрический кабель 12 от пьезоэлементов 5 и 6, соединенных между собой встречно. Импульсь давления воспринимаются кольцевым выступом 2, пьезоэлемент 5 сжимается и генерирует заряд, пропорциональный величине импульса давления, Пьезоэлемент 6 служит для компенсации паразитных сигналов, возникающих от вибраций. 1 ил.давлений в твердых телах конечных размеров, например внутри металлических дета лей машин и механизмов. 10 20 25 30 50 55 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к устройствам для регистрации импульсных Известен пьезоэлектрический датчик импульсных давлений, содержащий упругий элемент в виде стержня, снабженного винтом и гайкой с эластичной прокладкой на одном конце и имеющего паз на другом конце, в котором закреплен пьезочувствительный элементсдемпфером. Упругийэлемент со стороны паза снабжен полукольцевым выступом, а между эластичной прокладкой и гайкой размещена втулка с концентрическим отверстием, ось которого смещена в противоположную сторону.от полукольцевого выступа,Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический датчик импульснх давлений, содержащий упругий элемент, выполненный в виде стержня., снабженного винтом с гайкой и имеющего паз вдоль оси, в котором закреплен пьезочувствительный элемент на расстоянии от торца паза, равном одной трети его длины, причем упругий элемент снабжен кольцевым выступом, диаметр которого превышает диаметр стержня.Недостатком указанного датчика является невысокая надежность, обусловленная возможностью поломки пьезоэлемента при установке, что снижает удобство в эксплуатации, Кроме того, датчик имеет невысокую точность ввиду его чувствительности к паразитным вибрациям.Целью изобретения является повышение точности и надежности, а также удобства в эксплуатации датчика.Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрический датчик импульсных давлений, содержащий упругий элемент в виде стержня с осевым каналом, снабженного винтовой частью с гайкой на первом конце стержня, а также первый - пьезоэлемент, введен второй пьезоэлемент, а стержень выполнен с переменным сечением по длине и имеет два цилиндрических участка разного диаметра, соединенных между собой коническим участком, при этом кольцевой выступ расположен в месте перехода цилиндрического участка большого диаметра в конический участок. В стержне выполнены два поперечных параллельных отверстия, соединенные между собой осевым каналом, при этом одно из отверстий расположено в плоскости кольцевого выступа, а другое - на втором свободном конце стержня и в них по центру перпендикулярно 40 45 оси стержня с помощью вязкоупругого компаунда закреплены пьезоэлементы, электрически соединенные между собойвстречно.На чертеже изображена конструкцияпредлагаемого датчика.Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1,выполненный в виде стержня переменногосечения по длине, имеющего два цилиндрических участка разного диаметра, соединенных между собой коническим участком. Приэтом стержень снабжен кольцевым выступом 2, расположенным в месте переходацилиндрического участка большего диаметра в конический участок, и двумя поперечными параллельными отверстиями 3 и 4.Отверстие 3 находится в плоскости кольцевого выступа 2, а отверстие 4 - на второмсвободном конце стержня, В отверстиях 3 и4 по центру перпендикулярно оси стержнязакреплены параллельно один другому пьезоэлементы 5 и 6 с помощью вязкоупругогокомпаунда 7. Другой конец стержня снабжен винтом 8, гайкой 9 и шайбой 10, Отверстия 3 и 4 соединены между собой осевымканалом 11, через который проходит электрический кабель 12 от соединенных междусобой встречно пьезоэлементов 5 и 6.Установка датчика в измеряемое тело(деталь) осуществляется выполнением в немконического отверстия, ось которого перпендикулярна направлению распространения импульса давления (удара), иразмещением в нем упругого элемента 1так, чтобы кольцевой выступ 2 касался конической образующей отверстия, а оси попе- .речных отверстий 3 и 4 с пьезоэлементами5 и 6 были также перпендикулярными направлению удара,Датчик закрепляют следующим образом.На винт 8 датчика надевают шайбу 10 инакручивают гайку 9 до поджатия кольцевого выступа 2 к образующей конического отверстия. Таким образом, упругий элемент 1соединяется беззазорно с контролируемойдеталью по двум образующим кольцевоговыступа 2. Фиксация упругого элемента 1 отосевого перемещения осуществляется с одной стороны конической образующей контролируемой детали, а с другой - гайкой 9.Датчик работает следующим образом.Ударная волна (импульсы давления) вконтролируемой детали воздействует поплоскости А на кольцевой выступ 2 датчикаи через упругий элемент 1 деформирует(сжимает) пьезоэлемент 5, который генерирует заряд пропорционально величине импульса, При этом на пьезоэлемент 6,1744538 40 50 Составитель В. МонаховаТехред М,Моргентал Корректор А. Осауленко Редактор А. Лежнина Заказ 2190 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 установленный в отверстии 4, импульсыдавления не передаются, так как в плоскости пьезоэлемента 6 упругий элемент 1 неимеет контакта с контролируемой детальюВсе паразитные вибрации, имеющие место 5при работе машины, воспринимаются обоими пьезоэлементами в равной степени, поскольку они находятся в жестком упругомэлементе 1 и совершают те же колебания,что и контролируемая деталь, и генерируют 10сигналы(от паразитных вибраций) одной величины и полярности. Но так как их электроды имеют встречное включение(например "плюс" с "плюсом" и центральной жилой кабеля, а "минус" с "минусом", 15упругим элементом и экранирующей оплеткой кабеля), сигналы одного знака, соответствующие паразитным вибрациям, взаимноуничтожаются, а с выхода датчика поступает сигнал, пропорциональный измеряемому 20давлению,Предлагаемый пьезоэлектрический датчик импульсных давлений отличается отпрототипа повышенной точностью измерений вследствие компенсации паразитных 25вибраций и повышенной надежностью. вследствие исключения возможности поломки пьезоэлемента при установке илипри случайных механических воздействиях,так как в данной конструкции применен более жесткий упругий элемент. Установкадатчика не предъявляет высоких требований к точности изготовления отверстия, монтаж датчика также прост, что повышает удобство в его эксплуатации.формула изобретения Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений, содержащий упругий элемент в виде стержня с осевым каналом, снабженного винтовой частью с гайкой на первом конце и кольцевым выступом, диаметр которого превышает диаметр стержня, а также первый пьезоэлемент и вязкоупругий компаунд, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, а также удобства в эксплуатации, в него введен второй пьезоэлемент, а стержень выполнен с переменным сечением по длине и имеет два цилиндрических участка разного диаметра, соединенных между собой коническим участком, при этом кольцевой выступ расположен в месте перехода цилиндрического участка большего диаметра в конический участок, а в стержне выполнены два поперечных параллельных отверстия, соединенные между собой осевым каналом, при этом одно из отверстий расположено в плоскости кольцевого выступа, а другое - на втором свободном конце стержня и в них по центру перпендикулярно оси стержня с помощью вязкоупругого компаунда закреплены пьезоэлементы, электрически соединенные между собой встречно,