Способ измерения параметров вибрации

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик(23) Прно.рнтет 3(21) 1 1 Я)М, Кл. О 01 Р 15/08 О 01 Н 1/00 75857/13-10 32) 2 1.7 2 Виударстввкный каи Веевта Менестрев С. еа делан езееретее и еткритий(72) Авторы изобретени Иностранцыо;сиро Мурэйяма и Токао Оикава (Япония транная фирма огио Кабусики Кай Ин71) Заяв Япония МЕТРОВ В отнооится к изме ител(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИ Изобретение р ь ной технике.Известнь 1 способы измерения парамет ров вибрации, в которых механические колебания объекта о помощью пьезоэлектрического чувствительного элемента преобрадуются в электрические сигналы Я, 2), В этих способах необходимо поджатие пьезоэлементов к контролируемому объекту, что вносит существенные погрешности щ в измерение.Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения параметров вибрации путем преобразования пьезоэлектрическим чувствительным элементом, уста иовленным на контролируемом объекте, механических колебаний в электрические ситсналы 3. По этому способу пьезоэлектрМ- ческий преобразователь устанавливается в контролируемой точке объекта, а преобразо ванне механических колебаний в электрические сигналы производится по инерционному принципу, т. е. посредством инерционной деформации пьезоэлемента, Однако этот способ не позволяет проводить вибрацион ные измерения на объектах с произвольной формой поверхности из-за трудностей установки и крепления, а внесение сущеатвенной массы преобразователя в измерительный процесс значительно снижает чув- ствительность измерения, особенно при вибрационных измерениях на малогабаритных объектах,, С целью измерения вибраций на объектах с произвольной формой поверхности и повышения чувствительности, предлагается в качестве пьезоэлектрического чувствительного элемента использовать пленку с пьезомодулем растяжения -сжатия из. выоокополимерного материала, наприме, наюоснове полйвйнилиденфторида, которУю частично или полностью прикрепляют на контролируемом участке поверхности объекта с ориентацией в направлении действия вибрации, свободный конец пленки жестко связывают с неподвижным основанием.На фиг, 1 изображен пьезоэлектрический элемент на основе поливинилиденфторидных смол; на фиг. 2,3 и 4 - блок-схемы пьезоэлектрических устройств.В Йьезоэпектричсском элементе ,см, фиг, 1), выполненном на основе попивинипиде 4 торидных смол в виде пленки путем приложения сильного постоянного электрического поля (500 кв/см) при нагревании, может набпюдатжя значительный пьезоэлектрический эффект в виде поляризации д(Д- пьеэомодупь) вдоль оси Х 3, когда усилие приложено вдоль оси Х, При этом пьезомодупь д не равен 0 и составляет 1/10- ръа1/20 от величины д . Величина дз; может достигать порядка 2 10 ед. ССгВЕ при моноаксиапьной ориентации и больше, чем 5 10 ед, СЯ В Е, в случае неориентированного пьезоэффекта или ориентирован ного по двум осям ппенки, что открывает широкие возможности для применения этого пьезоэлектрического тела в различных областях.Измерительное устройство, изображенное 20 на фиг. 2 и представляющее собой пьеэоэпектрический вибродатчик, состоит из пьезоэлектрического чувствительного элемента 1, выполненного на основе попивинилнденфторидных смол в виде пленки (топщи- Ь .ной менее 100 мкм), .на обеих сторонах которой расположены электроды 2 и 3, полученные при помощи процесса парового осаждения - напыпения, адгеэионного слоя 4 для крепления пьезоэлемента к контроли ЭО руемому объекту 5 (пьезоэлемент может крепиться к объекту и любыми другими из вестными средствами, например винтами, хомутами и т. д.), блока 6 преобразования и усиления и блока 7 измерения.Направление действия вибрации в контролируемом объекте 5 обозначено стрелкой, при этом пьезоэлектрический элемент 1 (нленка) по своей длине ориентируется при креплении в направлении действия вибрации. При использовании в качестве чувствительного пьезоэлектрического элемента 1 пленки с неориентированной ипиФ ориентированной поляризацией по двум осям можно измерять и пространственные виб4 рации.В измерительном устройстве, изображен ном на фиг, 3, в отличие от предыдущего пьезоэлемент с помощью адгезионного слоя504 ипи любого другого крепежного средства частично прикрепляется к контролируемомуобъекту 5. Такое крепление чувствительного элемента позволяет измерять вибрации выборочных участков контролируемого объекта, например, дпя обнаружения дефек тов в структуре материала ( раковин, пустот, трещин и т,п.).змеритепьное устройство, изображенное на фиг. 4 явпяется дополнением к предыдущим и отличается от них тем, что в нем свободный конец пьезоэлектрического элемента 1 прикреплен к неподвижному объекту 8, что позволяет измерять даже крайне неэмачительные колебания контролируемого объекта 5, поскольку при достаточно большой длине пленки (пьезоэлемента), можно получить напряжение, достаточное для его регистрации.Работают измерительные устройства (см. фиг, 2,3 и 4 ) следующим образом. Механические колебания контролируемого объекта 5 при помощи укрепленного на нем частично или полностью пьезоэлектрического элемента 1 преобразуются в переменное напряжение, которое усиливается в блоке 6, выполненном, например, на основе полевого транзистора, и затем детектируется ипи измеряется в блоке 7, содержащем такие, например, приборы, как вольт-. метр, записывающее устройство, осциппоскоп и т,п,формула изобретения1. Способ измерения параметров вибрации путем. преобразования пьезоэлектрическим чувств%тельным элементом, установленным на контролируемом объекте, механических колебаний в электрические сигналы,отличающийся тем,что, с целью измерения вибраций на объектах с произвольной формой поверхности и повышения чувствительности, в нем в качестве пьезоэлектрического чувствительного элемента использована пленка с пьезомодупем растяжения -сжатия иэ высокополимерного материала, например, на основе поливкнилиденфторида, которую частично или полностью прикрепляют на контролируемом;участке поверхности объекта с ориентацией в направпении действия вибрации.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем., что свободный конец пленки жестко связывают с неподвижным основа-,нием,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент Великобритании М 1132106,класс С 1 й, 30.10.68.2. Исследование зависимости частотныххарактеристик пьезоэлектрического акселерометра от способа его крепления, экспрессинформация ИПС, Л. 34, 1968,3, Гик Л, Д, змеренио вибрацийНовосибирск, Наука, 1972, с, 81 (прототип).