Зонд для исследования пьезоматериалов

(54) ЗОНД ДЛЯ ИСМАТЕ РИАЛ О В: относится к техничея локальных исследоваОСУДАРСТВЕННЫй КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к техническим средствам для локального исследования пьезоматериалов, например плоских слоев пьезокерамики, в том числе тонких пьезокерамических пленок толщиной несколько микрон и более, шлифов горных пород, содержащих кристаллы кварца, турмалина, сульфида и др,Известен зонд, применяемый в видеодефектоскопии, содержащий корпус с пьезоэлементом. Размеры контактирующей поверхности зонда с исследуемой поверхностью пьезоматериала составляют в диаметре порядка 7-10 мм,Применение зонда для локальных исследований шлифов горных пород и выявлений дефектов в пьезоматериале невозможно.Известны точечные зонды для исследования шлифов горных пород, В данном изобретении использовались два зонда для приема электрических и механических колебаний.Зонд для приема механических колебаний содержал отрезок металлической трубы, металлический цилиндр, пружину,ний пьезодиэлектриков - шлифов горных пород и пьезокерамики. Сущность изобретения: зонд содержит отрезок полой металлической трубы, металлический стержень, шариковый наконечник, пьезоэлемент и снабжен диэлектрической втулкой, фиксированной шайбой, пружиной,диэлектрической прокладкой, жестко соединенной с металлическим стержнем и пьезоэлементом, двумя эмиттерными повторителями на полевых транзисторах для согласования входных сопротивлений приемников электрических сигналов с пьезоэлементами. 1 ил,пьезоэлемент, Металлический цилиндр с 3одной стороны имел конус с наконечникомшариковой авторучки, с другой стороны к. нему жестко фиксировался пьезоэлемент,Цилиндр мог перемещаться вдоль отрезкаметаллической трубы. Между пьезоэлементом и фиксатором в трубе располагаласьпружина, которая обеспечивала контактзонда с пьезоэлементом.Зонд для приема электрических колебаний содержал диэлектрический цилиндр, пооси которого жестко фиксировался металлический стержень с наконечником шариковой авторучки. Диэлектрический цилиндрвставлялся в отрезок металлическойтрубы и мог перемещаться вдоль ее. Междудиэлектрическим цилиндром и фиксаторомтрубы располагалась пружина, обеспечивающая контакт зонда с. исследуемЬ)м мате- дриалом,Для оценки пьезомодуля материала необходимо в одной и той же координате поочередно располагать точечные сьемникиэлектрических и механических колебаний,Точно установить из-за люфта системы невозможно, а это приводит к ошибком измерения и достаточно грубым, порядка 10 о ,Кроме того, увеличивается время измерения и поэтому снижается производительность трудаЦелью изобретения является повышения точности и производительности исследований за счет обеспечения возможностиопределения локального распределения интенсивности электрических колебаний одновременно с механическими. 10Эта цель достигается тем,что зонд, содержащий цилиндрический корпус, металлический стержень с шариковымнаконечником, пьезоэлемент, соединенныйс приемником сигналов, дополнен диэлектрической втулкой, установленной в корпусе,диэлектрической прокладкой и двумя эмиттерными повторителями, стержень расположен с возможностью перемещения вотверстии втулки и .подпрукинен относительно нее, диэлектрическая прокладка расположена между стержнем ипьезоэлементом и жестко соединена с ними, входы эмиттерных повторителей соединены соответственно со стержнем и с 25пьезоэлементом, а их выходы соединены сприемником сигналов.На чертеже показан зонд, общий вид,Зонд содержит цилиндрический корпус1, диэлектрическую втулку 2, металлический 30стержень 3, шайбу 4, пружину 5, шариковыйнаконечник 6, диэлектрическую прокладку7, пьезоэлемент 8, эмиттерные повторители9,10,Диэлектрическая втулка 2 вставляется в 35цилиндрический корпус 1 и имеет отверстиедля металлического стержня 3. Отверстие вцентре втулки расширено для расположения пружины 5, С одной стороны втулкавыполнена в виде конуса, с другой стороны 40имеет резьбу, в которой фиксируется фиксатор пружины, выполненный в виде отдельной небольшой втулки, Черездиэлектрическую втулку 2 проходит металлический стержень 3 с фиксированной шайбой 4 для опоры пружины 5. На концестержня впаян шариковый наконечник 6.Другой конец стержня через диэлектрическую прокладку 7 жестко соединен. с, пьезоэлементом 8 для обеспечения 50акустического контакта между ними. Поддействием пружины 5 стержень с шарико-.вым наконечником контактирует с исследуемым пьезоматериалом под постояннымстатистическим давлением. Электрический 55 сигнал, снимаемый с исследуемого материала, через стержень 3 подается на эмиттерный повторитель 9, а преобразованные механические колебания пьезоэлементом 8 в электрические сигналы подаются на эмиттерный повторитель 10.Был изготовлен зонд, в котором использовался пьезоэлемент диаметром 6 мм и высотой 10 мм, Диэлектрическая втулка была изготовлена из винипласта, Диаметр металлического стержня составлял 2,5 мм, а его длина - 55 мм, Зонд предназначался для определения однородности пьезоэлектрического диска диаметром 65 мм и толщиной 3 мм.Разработанный зонд позволяет определять в локальных точках пьезоматериала пьезомодуль б Кл/Н, однородность пьезоматериалов с достаточно высокой точностью, порядка 1 , Неоднородность легко оценивается в относительных изменениях пьезомодуля Ьбй, который пропорционален относительному изменению напрякейия на .исследуемом материале ЛО/О, Изменение напряжения может быть разной величины и обычно обусловлено дефектами: неоднородностью частиц, из которых состоит пьеэоматериал, рыхлостью, пористостью, наличием трещин, избыточной влагой и т.д,Формула изобретения Зонд для исследования пьезоматериалов, содержащий цилиндрический корпус, металлический стержень с шариковым наконечником и пьезоэлемент, соединенный с приемником сигналов. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности исследований за счет обеспечения возможности определения локального распределения интенсивности электрических колебаний одновременно с механическими, он снабжен диэлектрической втулкой, установленной в корпусе диэлектрической прокладкой и двумя эмиттерными повторителями, стержень расположен с возможностью перемещения в отверстии втулки и подпрукинен относительно нее, диэлектрическая прокладка рас-, положена между стержнем и пьезоэлементом и жестко соединена с ними, входы эмиттерных повторителей соединены соответственно со стержнем и с пьезоэлементом, а их выходы соединены с приемником сигналов,1751321 тавитель Ю. Лупичеваред М,Моргентал Корректор 8, Гирняк Редактор Н, Горн Заказ 2670 ПодписноеВНИИПИ Госуда обретениям и открытияаушская наб., 4/5 Тиражрственного комитета по из 113035, Москва, )К, Р и ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101