Преобразователь вибраций

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности и перестройка порога срабатывания преобразователя вибраций за счет использования явления спонтанной поляризации и гистерезиса в сегнетоэластиках. Преобразователь содержит консольно закрепленную в корпусе 1 пластину с электродами 2 на ее боковых гранях, выполненную из монокристалла сегнетоэластика с двумя доменами 3, доменная стенка 4 на границе раздела между которыми располагается и перемещается в процессе работы параллельно грани пластины, на которой закреплена инерционная масса 5. Благодаря этому происходит беспрепятственное перемещение доменной стенки 4 под действием деформирующих усилий, вызываемых вибрациями, что сопровождается спонтанной деполяризацией доменов и генерированием знакопеременных импульсов тока в сопротивлении 7 нагрузки, подключенном к электродам 2 преобразователя. Пороговый уровень срабатывания преобразователя регулируется с помощью источника напряжения смещения постоянного тока, включенного в цепь его электродов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 01 Н 11/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4239794/25-28 (22) 04.05.87 (46) 23.10.89. Бюл. Ф 39 (71) Институт кибернетики им. В.М.Глушкова (72) О.И.Левченко (53) 621.317.39:531.71 (088 ° 8) (56) Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. — 1976, с. 77. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВИБРАЦИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение чувствительности и перестройка порога срабатывания преобразователя вибраций за счет использования явления спонтанной поляризации и гистереэиса в сегнетоэластиках. Преобразователь содержит консольно закрепленную в корпусе 1 пластину с электродами 2 на ее боковых гранях, „„Я0„„1516797 A 1

2 выполненную из монокристалла сегнетоэластика с двумя доменами 3, доменная стенка 4 на границе раздела между которыми располагается и перемещается в процессе работы параллельно грани пластины, на которой закреплена инерционная масса 5. Благодаря этому происходит беспрепятственное перемещение доменной стенки 4 под действием деформирующих усилий, вызываемых вибрациями, что сопровождается спонтанной деполяризацией доменов и генерированием знакопеременных импульсов тока в сопротивлении 7 нагрузки, подключенном к электродам 2 преобразователя. Пороговый уровень срабатывания преобразователя регулируется с помощью источника напряжения смещения постоянного тока, включенного в цепь его электродов. 1 s.n. ф-лы, 3 ил, 1516797

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля вибраций в тяжелом, энергетическом и траспортном машино5 строении, Цель изобретения — повьппение чувствительности и обеспечение управления уровнем порога срабатывания преобразователя вибраций путем исполь- 1

10 эования явления спонтанной поляризации и гистерезиса в сегнетоэластиках.

На фиг. 1 показана схематично конструкция преобразователя вибраций; на фиг ° 2 — To же, при включенном в цепь его электродов источнике напряжения смещения постоянного тока; на фиг. 3 — выходные характеристики преобразователя, представляющие собой зависимость амплитуды тока I и„„ в функции ускорения а вибраций при отсутствии (0 ) и наличии (Н ) источника смещения в цепи его электродов.

Преобразователь вибраций содержит корпус 1, в котором консольно эакреп- 25 лена диэлектрическая пластина с электродами 2 иа ее боковых гранях.

Пластина выполнена из монокристалла сегнетоэластика типа сегнетоэластик — сегнетоэлектрик с двумя доме30 нами 3, разделенными доменной стенкой 4, параллельно которой расположейа грань с закрепленной на ней инерционной массой 5.

Доменная стенка изображена пунктирной линией, так как в процессе работы под действием механических напряжений, возникающих в пластине под влиянием вибраций + F может перемещаться от свободного торца к консольно заделанному торцу пластины и обратно.

Инерционная масса 5 может быть прикреплена к грани пластины с помощью слоя 6 эпоксидной смолы, К электродам 2 преобРазователя под- 45 ключено нагруэочное сопротивление 7, падение напряжения на котором позволяет определить амплитуду разнополярных импульсов тока, возникающих ь цепи электродов при изменении знака спонтанной поляризации доменных областей

50 в сегнетоэластике под действием вибраций.

В цепь электродов 2 преобразователя последовательно с нагрузочным сопротивлением 7 может быть включен ис- 55 точник 8 напряжения смещения постоянного тока, с помощью которого осуществляется смещение петли гистерезиса, ширина н положение которой в функции силового нагружения пластины из сегнетоэластика, определяют величину порогового ускорения а„, при котором на электродах 2 преобразователя появляется выходной сигнал.

Преобразователь вибраций работает следующим образом.

Под воздействием знакопеременных механических усилий, прикладываемьм к консольно закрепленной пластине из сегнетоэластика при вибрации закрепленной на ней инерционной массы 5, происходит спонтанная энакопеременная поляризация обеих доменных областей пластины, когда это усилие превысит некоторый пороговый уровень, соответствующий заданному пороговому уровню ускорения а„ контролируемых вибраций.

При этом происходит возвратно-поступательное перемещение доменной стенки в двухдоменной пластине на границе между ее областями с противоположным направлением поляризации доменов.

Скорость движения доменной стенки линейно зависит от разности действующего и порового ускорений (фиг, 3).

В результате периодического переключения полярности спонтанной поляризации доменов в двухдоменной структуре на электродах 2 преобразователя генерируются импульсы ЭДС, под действием которых в нагрузочном сопротивлении 7 протекают разнополярные импульсы тока.

Амплитуда этих импульсов линейно зависит от величины виброускорения, а частота их следования — от частоты контролируемых вибраций.

Чувствительность опытного сегнетоэластичного преобразователя вибраций при сопротивлении 7 нагрузки, равном 100 кОм, составляет около м2

30 мВ/- †вЂ, что примерно на порядок превьппает чувствительность известных пьезоэлектрических вибропреобразователей, С помощью регулируемого источника

8 напряжения смещения можно управлять порогом срабатывания à„«„1 данного преобразователя (фиг. 3).

Конструктивная простота и надежность в работе также являются его важными достоинствами, а благодаря его свойствам порогового элемента преобразователь вибраций может быть испольan Qn(ce) Фиг.д

Составитель Т. Бычкова

Техред А. Кравчук

Редактор E.Ïàïï

Корректор С.Черни

Заказ 6375/40 Тираж 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 151679 эован в качестве датчика пиковых ускорений или ударов.

Формула изобретения

1. Преобразователь вибраций, содержащий корпус, консольно закрепленнуюю в нем диэлектрическую пластину с электродами на боковых гранях и инер- 1О ционную массу, прикрепленную к свободной грани пластины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, пластина выполнена

7 6 иэ двухдоменного монокристалла сегнетоэластика типа сегнетоэластик— сегнетоэлектрик с доменной стенкой между доменами, параллельной грани с закрепленной на ней инерционной мас-. сой.

2. Преобразователь по п. 1, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью управления уровнем порога его срабатывания, он снабжен источником напряжения смещения постоянного тока, включенным в цепь его электродов.