Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений в твердых телах. Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение надежности датчика. Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1 в виде цилиндрического стержня, снабженного полукольцевым выступом 2 и имеющего паз 3 с одной стороны, винт 4, эластичную прокладку 5, втулку 6 с концентрическим отверстием, гайку 7, размещенные с другой стороны, пьезоэлемент 8, прикрепленный к поверхности консоли, общей с полукольцевым выступом, демпфер 10, выполненный в виде заливки паза вязкоупругим компаундом с высоким коэффициентом поглощения акустических сигналов, электрические выводы 11, проходящие через отверстие 12 в упругом элементе 1. Втулка 6 с концентрическим отверстием позволяет фиксировать датчик в рабочем положении. 1 ил.

СОЮЗ CQBF ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi)s G 01 L 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4669472/10 (22) 30.03.89 (46) 23.08.91. Бюл. № 31 (71) Научно-производственное обьединение по кузнечно-прессовому оборудованию и гибким производственным системам для обработки давлением "ЭНИКмаш" (72) А.П.Чупеев (53) 531.787.91(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1590941, кл. G 01 (9/08. 1988. (54) П Ь Е 3 О Э Л Е KT P И Ч Е С К И И Д А Т Ч И К И МПУЛЬСНЫХ ДАВЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к кон-.рольноизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений в твердых телах. Целью изобретения является повышение точности измереИзобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений в твердых телах конечных размеров, например внутри металлических деталей машин.

Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение надежности датчика.

На фиг.1 изображен датчик в исходном положении; на фиг.2 — то же, зафиксированный в теле контролируемой дстали; на фиг.3 — вид по стрелке В (вид сверху), Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1 в виде цилиндрического стержня, снабженного полукольцевым выступом 2 и имеющего продольный паз 3 с одной стороны, винт 4, эластичную прокладку 5, втулку 6 с концен„„. Ж„„1672246 А1 ний и увеличение надежности датчика. Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1 в виде цилиндрического стержня, снабженного полукольцевым выступом 2 и имеющего паз 3 с одной стороны, винт 4, эластичную прокладку 5, втулку 6 с концентрическим отверстием, гайку 7, размещенные с другой стороны, пьезоэлемент 8, прикрепленный к поверхности консоли, общей с полукольцевым выступом, демпфер 10, выполненный в виде заливки паза вязкоупругим компаундом с высоким коэффициентом поглощения акустических сигналов, электрические выводы 11, проходящие через отверстие 12 в упругом элементе 1, Втулка 6 с концентрическим отверстием позволяет фиксировать датчик в рабочем положении. 3 ил, трическим отверстием (ось которого смещена в противоположную от выступа 2 сторону), гайку 7, размещенные сдру! ой стороны, 0 пьезоэлемент 8, прикрепленный к поверх- 4 ности консоли 9, общей с полукольцевым Я выступом, демпфер 10, выполненный в виде . )1,) заливки паза 3 вязкоупругим компаундом с,ф высоким коэффициентом поглощения аку- О стических сигналов, электрические выводы

11, проходящие через отверстие 12 в упругом элементе 1.

Установка датчика в измеряемое тело (деталь) производится выполнением в нем цилиндрического отверстия. ось которого перпендикулярна направлению распространения импульса давления Р (удара), и размещением в нем датчика с ориентацией полукольцевого выступа 2 на источник давления. При этом эксцентриковая втулка рас1672246

ЗО

45 выступа сторону. положена на винте таким образом, что ее отверстие смещено в сторону. противоположную полукольцевому выступу, и датчик без усилия заходит в отверстие.

Величина эксцентриситета f втулки определяется по формуле

f > готе. ra, где r> — радиус полукольцевого выступа; г,„— радиус отверстия.

При вращении эксцентриковой втулки происходит радиальное перемещение датчика параллельно оси отверстия без его вращения и в определенный момент происходит касание отверстия детали полукольцевым выступом 2. Дальнейшее вращение втулки 6 в пределах от 0 до 180 от начального положения приводит к изгибу упругого элемента между втулкой и полукольцеBûм выступом 2 и фиксации датчика за счет пружинения. При закручивагнии гайки 7 на винте 4 втулка 6 перемещается вдоль оси, деформирует эластичную прокладку 5, в результате чего датчик окончательно фиксируется в отверстии. Таким образом, упругий элемент 1 соединяется беззазорно со стенкой отверстия контролируемой детали по образующей, лежащей в плоскости А-А, без силопередающего элемента.

Датчик работает следующим образом.

Ударная волна (импульс давления) в контролируемой детали воздействует по плоскости

А-А на полукольцевой выступ 2 датчика и изгибает консоль 9 упругого элемента 1, на которой прикреплен пьезоэлемент 8, генерирующий заряд, пропорциональный величине импульса давления.

Составляющие ударной волны, находящиеся вне плоскости А-А, не деформируют упругий элемент 1 из-за отсутствия с ним акустического контакта, т.к. между контролируемой деталью и упругим элементом имеются воздушные зазоры.

Волна деформации, прошедшая s деталь по плоскости А-А с обратной стороны, не имеет акустического контакта с упругим элементом и не воспринимается датчиком, т.е. датчик воспринимает колебания только с одной стороны и не воспринимает паразитные колебания в контролируемой детали, лежащие а плоскости А-А со стороны, противоположной ориентации датчика, что повышает точность измерений, Для изменения положения датчика при выборе наиболее информативной зоны измерения необходимо ослабить гайку 7, повернуть втулку 6 в исходное положение, переориентировать датчик и закрепить его описанным выше способом.

Преимущества предлагаемого датчика состоят в том, что конструкция датчика позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения односторонней чувствительности к импульсным давлениям в контролируемой детали и повысить его надежность за счет исключения возможности поломки, благодаря наличию в датчике втулки с концентрическим отверстием, которая фиксирует датчик.

Конструкция датчика обеспечивает его оперативную смену.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений, содержащий упругий элемент в виде стержня, снабженного винтом с гайкой и эластичной прокладкой на первом конце и имеющего паз вдоль оси на втором конце, в котором закреплен с помощью вязкоупругого компаунда пьезоэлемент, причем эластичная прокладка расположена на упорном фланце, выполненном на стержне, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения надежности, он снабжен втулкой с концентрическим отверстием, а на втором конце стержня на его внешней поверхности выполнен полукольцевой выступ, при этом втулка размещена между эластичной прокладкой и гайкой и ось ее отверстия смещена в противоположную от полукольцевого

1Ü72246

Q

12

Ю

2

Фиг 2

Составитель H. Матрохина

Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 2831 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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