Устройство для измерения продольного пьезомодуля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЬНОГО ПЬЕЗОМОДУЛЯ, содержащее источник механической силы и измеритель заряда, а также прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения пьезомодуля тонких пьезоэлементов, прокладки выполнены из неполяризованной керамики того же,состава, что и исследуемый объект, а в месте контакта с последним прокладки имеют электроды, электрически связанные с измерителем заряда. ь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОЗЛ Л

РЕСПУБЛИК

ЗШ С 01 R 29/22

jti

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2949969/18-21 (22) 03.07.80 (46) 15.07.84. Бюл. У 26 (72) В.К.Доля, О.П.Крамаров и Ю.А.Крамаров (71) Ростовский. ордена Трудового

Краснбго Знамени государственный университет (53) 621.317.82 (088.8) (56) 1. Электрические измерения.

Под ред. А.В.Фремке. 1973, с. 342-343.,.SU„„1103161 А (54) (57) УСТРОЙСТВО gJIH H3MEPEHNH

ПРОДОЛЬНОГО ПЬЕЗОМОДУЛЯ, содержащее источник механической силы и измери- . тель заряда, а также прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения пьезомодуля тонких пьезоэлементов, прокладки выполнены из неполяризованной керамики того же,состава, что и исследуе- мый объект, а в месте контакта с последним прокладки имеют электроды, электрически связанные с измерителем заряда.

1 11О3

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в производстве пьезокерамики и исследовании ее параметров.

Известно устройство для измере5 ния параметров пьезокерамики, содержащее источник механической силы и измеритель заряда, а также прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом (1). 1О

Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения продольного пьезомодуля из-за возникновения систематической погрешности, которая может быть вызвана зажатием пьезоэлемента (кажущемуся снижению пьезомодуля), высотой менее

4 мм.

Цель изобретения — повышение точности измерения пьезомодуля тонких пьезоэлементов.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения продольного пьезомодуля, содержащем источник механической силы и измеритель заряда, а такж» прокладки между источником механической силы и исследуемым объектом, прокладки выполнены из неполяризованной керамики того же состава, что и исследуемый объект, а в месте контакта с последним прокладки имеют электроды, электрически связанные с измерителем заряда.

На чертеже представлено устройство для измерения продольного 35 пье зомодуля .

Устройство состоит из источника

1 механической силы, исследуемого объекта 2, держателей 3, прокладок

4 и измерителя заряда 5. Прокладка 4

40 расположена между источником 1 механической силы и исследуемым объектом 2.

Измерение пьезомодуля происходит следующим образом.

При включении источника I механической силы на его выходе возникает переменный механический сигнал F, стабилизированный по амплитуде. Этот сигнал поступает на исследуемый объект 2, который зажат статическим усилием P с помощью держателей .3 между прокладками 4, выполненными из того же материала, что и исследуемый пьезоэлемент. 55

Поскольку устройство работает на низкой частоте (значительно ниже частоты механического резонанса пакета

161 2 прокладки — испытуемый пьезоэлемент), то в механической системе прокладки — пьезоэлемент отсутствует волновое распределение механических напряжений. Следовательно,, на исследуемый элемент также воздействует сила F, которая вызывает на его электродах электрический заряд. Прокладки 4 выполнены из неполяризованной пьезо— керамики, поэтому электрических напряжений (зарядов) в них не возникает.

Кроме того, каждая прокладка по всей поверхности имеет непрерывный электрод, что приводит, даже при наличии остаточной поляризации в материале прокладок, к снятию возможных электрических напряжений.

Наличие у прокладок электродов (в том числе и в месте механического контакта с испытуемым пьезоэлементом) позволяет сравнительно просто измерять заряд, возникающий на выходе пьезоэлемента. Это измерение осуществляется путем электрического соединения электродов прокладок, которые в силу механического контакта электрически соединены с электродами пьезоэлемента, с электрическим входом измерителя заряда 5.

Искомое значение пьезомодуля d вычисляется по формуле

cl

F где Q — заряд на выходе пьезоэлемен— та, вызванный воздействием на него силы F.

В предлагаемом устройстве контакт двух материалов с разными коэффициентами Пуассона имеет место в плоскостях соприкосновения держателей 3 и прокладок 4. Очевидно, что в этих плоскостях даже при наличии только продольной силы.F возникнут поперечные механические напряжения как в теле держателей, так и в теле прокладок. Однако, как показали экспериментальные исследования, поперечные напряжения постепенно уменьшаются при удалении от плоскости контакта и практически исчезают на расстоянии, равном поперечному раз- . меру прокладки. Поэтому прокладки имеют равные геометрические размеры в продольном и поперечном направлениях.

Таким образом, в устройстве устранен принципиальный источник погрешСоставитель Л.Сорокина

Техред О.Неце Корректор А.Дзятко

Редактор Т.Митейко

Заказ 4973/34 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности измерения продольного пьезомодуля тонких пьезоэлементов, так как в нем полностью исключена воэможность возникновения поперечных механических напряжений в испытуемом пьезоэлементе.

11031á1 4

Устройство позволяет осуществить измерение продольного пьезомодуля пьезоэлементов толщиной порядка

50 мкм с погрешностью однократного

5 измерения не превышающей 4Х при доверительной вероятности, равной 0 ° 95.