Пьезоэлектрический преобразователь

г ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскин Социалистических Республик(43) Опубликова аявкиГосударственный квинтет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования опи 72) Авторы изобретенииЕрофеев и Л. Я. Таоасенк(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2 пьезоэлементов с ибель связи.Дистанционный к рционным телом и троль подобныхй осуществляют пуи пьезоэлементов,езопреобразовател м контр мкост Если в процессе экспл растрескивание пьезоэ его частей, откпеиван ла или другой грубый контролируемой емкос я нне 10 При наличии сплоектродов, площадь яется при возникновении менте, величина емко эле таител 5 изменяется практически очень незна но, Кроме того, при дистанционном ропе емкости такого преэбразователакие операции времени и все-так обходимой надежноВ связи с этим онт- емне обеспечивают не,ти контроля,кость пьезоэлемента шунтируется емк кабеля и в том случае, когда емкость пьезоэлемента значительно меньше ем ти кабеля, например в случае кварцев преобразователей, относительное изме контролируемой емкости много меньше носительного изменения емкости пьезо тью Возник ци онноазов Г издел ет необходимос о контроля работелей, закрепле ях. эеспечения дистаноспэсэбностп праеых:гп па, тмыхИаблее близкоости к предложеннъезэпреобразэвате тх ение ехническои с элется конструкцжащего блок явля сод нта, что делает затруднительным ля а зобретение относится к области измерительнои техники и может бь ь использовано для измерения ускорен й, усилий, давлений и других физических величин при испытании сложных изделий, подвергающих ся значительным механическим воздействиям, приводящим иногда к выходу из стр измерительных преобразователей до или во время испытаний.Известны устройства, реализующие способ проверки работоспособности преобразователей до или во время испытаний, свя занный с демонтажом преобразователя и последующеи проверкой в условиях лаборатории.требуют значительного уатации пропзо лементэв, выпа ие инерциэнногэ дефект, величи ти уменьшится. ных проводящих отэрых не изме тр еши н в пьез о ти пьезээлемеционный контроль или существенно снижает его надежность.Иелью изобретения является повышение надежности дистанционного контроля пьеэопреобраэователя.Это достигается тем, что блок пьезоэлементов снабжен дополнительным идентичным пьезоэлементом электроды которого выполнены в виде проводящих слоев с пластичностью, близкой к пластичности пьезоэлектрика, при этом один из электродов дополнительного пьезоэлемента электрически соединен с выходом преобразователя, а другой электрод через его локальную часть - с дополнительным про водом кабеля связи,На фиг. 1 показана схема пьезоэлект рического преобразователя; на фиг. 2 - дополнительный пьезоэлемент; на фиг, 3- .схема соединения приборов при дистанционном контроле пьезоэлектрического преобразователя. Пьезоэлектрический преобразователь содержит корпус 1, в котором установлен блок пьезоэлементов, изолированный от корпуса 1 прокладкой 2 и состоящий из дополнительного пьезоэлемента 3 и рабочего пьезоэлемента 4. На блок пьзоэлементов установлено инерционное тело 5. Проводящая контактная повеохность инерционного тела 5 соединена с корпусом 1 и с проводом 6, к поверхности контакта допол.нительного пьзоэлемента 3 с рабочим пьзоэлементом 4 подсоединен провод 7 кабеля связи 8. Другая контактная поверхность дополнительного пьезоэлемента 3 соединена с. проводом 9 того же кабеля 8. Провода 6 и 10, соединенные с корпусом 1, являются экранирующими оплетками проводов 7 и 9 кабеля связи 8, Механическое соединение элементов 2, 3, 4, 5 с корпусом 1 осуществпяется с помощью винта 11 и пружины 12.Дополнительный пьезо,элемент 3 выполнен из того же материала и тех же размеров, что и рабочий пьезоэлемент 4. Электроды на его торцовых поверхностях выполнены из материала, пластичность которого близка к пластичности пьеэоэлектрика. Нанесение электро дов осуществляется, например, методом сжигания, толщина слоя составляет "несколько микрон. На цилиндрической поверхности дополнительного пьезоэлемента 3 сделан отвод 13, соединенный электрически с электродом 14. Отвод 13 с помощью проводника 15 соединен электрически с проводом 9 кабеля связи 8. Для осуществления дистанционного контроля пьезопрвобразователь соединен с приборами соглао но схеме (фиг. 3). Провода 6 и 7 кабеля связи 8 преобразователя 16 соединенысо штатным (входящим в комплект) усилителем 17, а провод 9 и 10 - с калибратором 18, содержащим генератор градуировочного напряжения 19 и вольтметр 20для измерения напряжения генератора, Переключатель 21 установлен в положении 1,Частота синусоидального напряжения гене ратора 19 лежит в пределах рабочего час.тотного диапазона усилителя 17. Напряжение с генератора подано на емкостный делитель, образованный емкостью дополнительного пьезоэлемента 3 и емкостью парал Ь лельно соединенных рабочего пьезоэлемента 4, кабеля связи 8, входа усилителя 17,показанных на схеме в виде эквйвалентных конденсаторов 22-25 соответственно.Оценка градуировочного напряжения Ч 20 поступающего от генератора 19, производится по формулеСг С ип+С кп+С уЯСгде У - напряжение на выходе усилителя;СгСипСкп - соответственно емкости дополнительного и рабочего пьезоэлементов,кабеля и входа усилителя; К - коэффициентусиления усилителя.Дистанционный контроль работоспособности пьезопреобразователя осуществляетсяследующим образом.Перед установкой преобразователяна объекте необходимо определить преобразование градуировочного напряжения всистеме преобразователь -усилитель (см.фиг. 3),Регулируя напряжение Уустанавливают напряжение на выходе усилителя, соответ- ствующее номинальному выходному напряжению преобразователя, величины напряжений 0 иУ записывают в паспорт преобразователя, При дальнейшей эксплуатации преобразователь и усилитель используют совместно. Преобразователь с кабелем связи 8 монтируют на испытуемом изделии и стыкуют кабель 7 с приборами. Устанавливая на выходе генератора напряжение (в соответствии со значением, указанным в паспорте), фиксируют сигнач на выходе усилителя. Если в процессе монтажа или на другом этапе эксплуатации преобразователь был подвергнут интенсивному механическому воздействию, приведшему к растрескнванию дополнительного пьезоэлемента 3 часть 26 электрода 14 будет отделена от этого электрода образовавшимися трещинами 27, что соответственно изменяет емкость дополнительного пьезоэлемента 3.551807 11 В соответствии с приведенной формулой изменяется сигнал на выходе усилителя, по величине изменения которого можно установить факт наличия дефекта в преобразователе, Квк видно иэ формулы для большинства практически встречающихся сочетаний емкостей пьезоэлементов, кабеля входа усилителей относительное изменение емкости дополнительного пьезоэлемента фактически приводит к прямо пропорциональному изменению выходного напряжения усилителя, вследствие чего увеличивается надежность дистанционного контроля. В случае исправности преобразователя пере- . ключатель 21 устанавливают в положение Ц,показанное на чертеже. При этом провода 9 и 10 кабеля связи 8 замыкаются накоротко, а конденсатор 23 ( а следовательно дополнительный пьезоэлемент 3) включается параллельно рабочему пьезоэлементу, Система пьеэопреобразовательусилитель готова к эксплуатации.Таким образом, идентичный дополнительный пьезоэлемент играет роль образца- свидетеля, находящегося в идентичных по сравнению с рабочим элементом условиях. Электроды на дополнительном элементепозволяют обнаружить появление трещинв пьезоэлементах, т.е. рано распознать дефектпреобразователя, что повышает надежность6 дистанционного контроля работоспособностипьезопр е обр аз рва теля. Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий блок пьезоэлементов с инерцион"ным телом и,кабепь,связи, о т л и ч а ю р щ и й с я тем, что, с целью повышениянадежности дистанционного контроля, блок пьезоэлементов снабжен дополнительным идентичным пьезоэлементом, электроды которого выполнены в виде проводящих вр слоев с пластичностью, близкой к пластичности пьезоэлектрика, при этом один из электродов дополнительного пьезоэлемента, электрически соединен с выходом преобразователя, а другой электрод через р 5 локальную часть с дополнительным проводом кабеля связи.551807 г.г Фиг Сос Редактор Е. Склярев" Техрс-тР га и дарственног тров етений и открытий5, Раушская наб., д. 4/ 130 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проект1 бпо делам из Москва, Ж 852 итетоо диснее Совета Мин