Способ изготовления пьезоэлектрического вибродатчика типа "тендем

 

Изобретение относится к пьезоэлектрическим вибродатчикам. Высокая прецизионность при малом разбросе параметров достигается благодаря унификации и подбору основных двух узлов вибродатчика, состоящих из пакета пьезопластин 4, которые собирают в днище фермы 1 с кососимметричным расположением стыковочных зубцов 2, 3 на боковых поверхностях фермы. Между пакетами пьезопластин устанавливают инерционный элемент 6. Фермы с пакетами пьезопластин и инерционным элементом стягивают и скрепляют в технологической струбцине с контролируемым усилием в единый измерительный блок. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

151;! 4 С 01 Р 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2,5 ) Х

70 E

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4455932/24-10; 4430079/10 (22) 24,05.88 (46) 30.11.89. Бюп ° N 44 (71) 1!аучно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения

"Спектр" (72) Ю.!1, Иориш (53) 53 1.768 (088,8) (54) С!1000!> И3! С!ТОВ. !! .!!ИЯ !!!>! .30ПГКТР1!!1ECKGГО ВИ! РO!!АТЧ!!КЛ !1!!!A "ТЕ!!ДЕМ" (57) Изсбрете>лие от ссится к пьезоэлектрическим вибрсдатчикам. Высокая прецизионное Tь пр!f blапсм р lçá„„SU„„1525585 А1

2 росе параметров достигается благодаря унификации и подбору основных двух узлов вибродатчика, состоящих из пакета пьезопластин 4, которые собирают в днище фермы 1 с кососимметричпым расположением стыковочных зубцов 2 и 3 на боковьж поверхностях фермы. Между пакетами пьезопластин устанавливают инерционный элемент 6. Фермы с пакетами пьезопластип и инерционным элементом стягиван>т и скрепляют в технологической струбцине с контролируемым усилием в единый измерительный блок. 4 з.п, ф лы, 6 ил.

1525585

Изобретение относится к виброметрии, а именно к пьезоэлектрическим вибродатчикам, работающим в режиме акселерометра.

Цель изобретения — уменьшение разброса параметров при серийном изготовлении датчиков эа счег унификации узлов.

На фиг. 1 показано кососиммет- 1р ричное расположение зубцов на примере простых ферм, изготовленных из прямоугольных полос в виде буквы П и располагаемых одна против другой; на фиг. 2 — процесс сборки вибродатчика; на фиг. 3 — собранный датчик, общий вид; на фиг. 4 — взаимное расположение осей датчика и рабочей оси (оно же — направление поляризации пьеэопластин) в зависимости от ис- 20 пользования сдвигового или компрессионного пьезомодуля; на фиг. 5 ферма в виде стакана с двум.r убцами на цилиндрической поверки; -.ти; на фиг. 6 — схема расположенгя осей 25 чувствительности блоков при сборке . трехкомпонентного вибродатчика.

На фиг. 1 показана ферма 1, выгнутая в форме буквы П из прямоугольной полосы с т пами в виде прямоуго- 30 льных зубцов 2 и 3 на концах. Зубцов на каждом конце может быть больше одного (не показано) с кососимметричным их расположением так, что при обращении фермы 1 к такой же ферме

1 одна к другой открытыми концами з зубцы одной фермы входят в промежутки между зубцами другой фермы.

На днищах обеих ферм производится сборка рВ одинаковых узлов, cocTQH- 40 щих каждый из пакета пьезопластин 4, упругого регулирующего элемента 5 и половины инерционного элемента 6, которую в дальнейшем скрепляют с такой же половиной, входящей в состав второго узла непосредственно или через изолирующую прокладку 7 (фиг. 2), Другие изолирующие прокладки, которые могут понадобиться при монтаже, не показаны. Кроме того, в зависимости от. конструкции упругого элемента в каждый узел может входить установочная площадка 8.

В условиях серийного производства описанные узлы изготавливают в доста55 точном количестве самостоятельно, определяют физические параметры и подбирают попарно с возможно близкими параметрами.

Отобранные два узла смыкаю г открытыми торцами ферм (фиг. 1) и стягивают между собой в технологической струбцине (не показано) обжатпем в точках а и b (фиг, 2) при помощи ключа с калиброванным усилием. После этого фермы скрепляют, преимущественно сваривают в точках касания противопочожных зубцов, в общий кожух 9 ( (фиг. 3), представляющий единый измерительный блок в виде инерционного элемента, упруго зажатого между двумя пакетами пьеэокерамических пластин. Такой блок 9 вьшимают из струбцины, устанавливают, например, »а монтажном основании 10 через колонку

11 и накрывают экраном 12, защищающим от внешних полей. Для лучшей центровки составляющих элементов и защиты от поперечной вибрации возможно подкрепление в виде шпильки 13, проходящей через заранее предусм тренные отверстия во всех элементах.

На фиг, 4 оперенная стрелка показывает направление рабочей оси чувствительности датчика относительно плоскости пьезопластин ху в зависимости от используемого пьезомодуля пластин — сдвигового d пли комп< рессионного с1

В случае использования сдвигового пьезомодуля переворачивание двух ферм одна относительно другой вокруг оси х (фиг. 1) на 180 благодаря кососимметричному расположению зубцов не нарушает механической стыкуемости узлов, а так как направление поляризации при этом изменяется на противоположное, то обогащаются возможности комбинаций электрического соединения пластин, что может быть использовано для взаимокомпенсации различных помех, Фермы могут иметь форму стаканов (фиг, 5) с зубцами 14 по краям открытых торцов. После их стягивания в струбцине и сваривания под натягом герметическим швом стаканы образуют замкнутый кожух, являющийся защитным экраном, который может Сыть установлен на монтажном основании.

При изготовлении высокочастотных вибродатчиков, требующих повышенного коэффициента упругости и уменьшенной массы подвижной части, узлы могут собираться без упругого эле..ента 5 и площадки 8, т.е, состоящими только из пьезопакета, устанав шваемого

1525585 непосредственно в днище фермы. Ири этом»»еликовый инерционный элемент вклаць лают меж»»у уз»»а»»»» перед их стягпвагп»е. 11р»» изготовлении особовысокочастотных датчиков пьезопакет может состоять из одной единственной пьезопластины, а самостоятельный инерционный элемент может отсутствовать,т.е. используется распределенная масса пьезоэлемента.

С целью измерения двух- или трехкомпонентной пространственной вибрации на общем основании 15 могут быть смонтированы соответственно два или три измерительных блока 16, 17 и

18 с осям»» чувствительности, расположег»»»», »»г» перпендикулярно одна другой (ф»»г. 6) .

Б результате внедрения предлагаемог о способа изготовления вибродат»пка типа "Тендем" появляется возмож»»ость выпуска современных пьезодат а»ков дифференциального типа с унифицированными узлами, обладающими хорошими метрологическими данны»а» и малым разбросом параметров °

Формула изобретения

1. Способ изготовления пьезоэлектрического гг»»бродат »ика типа "Тендем" путем набора двух пьезоэлементов в виде пластин и инерционного элемента между ними, последующего стягивания указанных элементов и их установки в кожухе, который укрепляют на монтажном основании, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения разброса параметров внбродатчика пр»» серийном изготовлении за счет угг»»ф»»кации узлов, вибродатчик изготавливают из одинаковых узлов, каждый из которых собирают из пакета пластин, или одной пластины пьезоэлемента, уста»»авл»»вае»»ь»х внутри

<1герг»»», выпол не нной предварительно с днищем и шипами преимущественно в виде прямоугольных зубцов, расположенных кососимметрично на боковых поверхностях фермы» ориентированных перпендикулярно днищу, из этих узлов выбирают два с близкими физическими параметрами, после чего между пакетами пластин устанавливают инерционный элемент, а фермы с пакетами пьезоэлементов и инерционным элементом стягивают с заданным усилием таким образом, чтобы зубцы каждой из ферм вошли в промежутки между зубцами противополож15 ной фермь», скрепляют эти фермьг между собой в единый кожух, который устанавливают на монтажном основании.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью создания сплошного экранирования от наводок, фермы выполняют в виде стаканов с зуб»»ам»» и после стягивания узлов сваривают зубцы герметичнь»м швом, 3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью облегчения процесса сборки, ферму выполняют в виде буквы П из прямоугольной полосы, вырезают на концах полосы зубцы, а после сварки зубцов противолежаших ферм и установки образовавшегося блока на монтажном основании накрывают их общим экраном.

4. Способ по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю шийся тем, что инерционный элемент предварительно выполняют из двух одинаковых частей, каждую из которых скрепляют с соответствующим пакетом пластин, а перед стягиванием узлов части инерционного элемента

40 скрепляют между собой, 5. Способ по пп. 1 — 4, о т л и ч а ю шийся тем, что. узлы и инерционный элемент между ними стягивают в струбцине, фермы скрепляют, а образовавшийся блок вынимают из струбцины и устанавливают на монтажном основании.

1525585

-- 77

)б

18

Корректор М, Васильева

Редактор М. Петрова

Заказ 7216/39 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь|тиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг. Л

Составитель Г. Макарова

Техред М.Дидык