Зонд для исследования пьезоматериалов

 

Использование относится к техническим средствам для локальных исследований пьезодиэлектриков - шлифов горных пород и пьезокерамики Сущность изобретения зонд содержит отрезок полой металлической трубы, металлический стержень, шариковый наконечник, пьезоэлемент и снабжен диэлектрической втулкой, фиксированной шайбой, пружиной, диэлектрической прокладкой, жестко соединенной с металлическим стержнем и пьезоэлементом, двумя эмиттерными повторителями на полевых транзисторах для согласования входных сопротивлений приемников электрических сигналов с пьезоэлементами 1 ил

СО ОЗ СОВЕ СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (siis Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860930/03 (22) 14.05.90 (46) 30,07.92. Бюл. и 28 (75) Н,А.Кравцов (56) Авторское свидетельство СССР

К 193133, кл, G 01 42 К 46/06, 1967, Авторское свидетельство СССР

N. 1097792; кл. Е 21 С 39/00, 1984. (54) ЗОНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЬЕЗО. МАТЕ РИАЛ G В (57) Использование: относится к техническим средствам для локальных исследоваИзобретение относится к техническим средствам для локального исследования пьезоматериалов, например плоских слоев пьезокерамики, L T0M числе тонких пьезокерамических пленок толщиной несколько микрон и более, шлифов горных пород, содержащих кристаллы кварца, турмалина, сульфида и др.

Известен зонд, применяемый в видеодефектоскопии, содержащий корпус с пьезоэлементом. Размеры контактирующей поверхности зонда с исследуемой поверхностью пьезоматериала составляют в диаметре порядка 7-10 мм, Применение зонда для локальных исследований шлифов горных пород и выявлений дефектов в пьезоматериале невозможно.

Известны точечные зонды для исследования шлифов горных пород, В данном изобретении использовались два зонда для приема электрических и механических колебаний.

Зонд для приема механических колебаний содержал отрезок металлической трубы, металлический цилиндр, пружину, „„59„„1751321 Al ний пьезодиэлектриков — шлифов горных пород и пьезокерамики. Сущность изобре. тения: зонд содержит отрезок полой металлической трубы, металлический стержень, шариковый наконечник, пьезоэлемент и снабжен диэлектрической втулкой, фиксированной шайбой, пружиной, диэлектрической прокладкой, жестко соединенной с металлическим стержнем и пьезоэлементом, двумя эмиттерными повторителями на полевых транзисторах для согласования входных сопротивлений приемников электрических сигналов с пьезоэлементами. 1 ил. пьезоэлемент. Металлический цилиндр с одной стороны имел конус с наконечником шариковой авторучки, с другой стороны к нему жестко фиксировался пьезоэлемент.

Цилиндр мог перемещаться вдоль отрезка металлической трубы. Между пьезоэлементом и фиксатором в трубе располагалась пружина, которая обеспечивала контакт зонда с пьезоэлементом.

Зонд для приема электрических колебаний содержал диэлектрический цилиндр, по оси которого жестко фиксировался металлический стержень с наконечником шариковой авторучки. Диэлектрический цилиндр вставлялся в отрезок металлической трубы и мог перемещаться вдоль ее. Между диэлектрическим цилиндром и фиксатором трубы располагалась пружина, обеспечивающая контакт зонда с. исследуемЬ м материалом.

Для оценки пьезомодуля материала необходимо в одной и той же координате поочередно располагать точечные сьемники электрических и механических колебаний.

Точно установить из-за люфта системы невозможно, а это приводит к ошибком изме1751321 рения и достаточно грубым, порядка 10 .

Кроме того, увеличивается время измерения и поэтому снижается производительность труда, Целью изобретения является повыше- 5 ния точности и производительности исследований за счет обеспечения возможности определения локального распределения интенсивности электрических колебаний одновременно с механическими. 10

Эта цель достигается тем, что зонд, содержащий цилиндрический корпус, металлический стержень с шариковым наконечником, пьезоэлемент, соединенный с приемником сигналов, дополнен диэлект- 15 рической втулкой, установленной в корпусе, диэлектрической прокладкой и двумя эмиттерными повторителями, стержень расположен с возможностью перемещения в отверстии втулки и . подпру>кинен относи- 20 тельно нее, диэлектрическая прокладка расположена между стержнем и пьезоэлементом и жестко соединена с ними, входы эмиттерных повторителей соединены соответственно со стержнем и с 25 пьезоэлементом, а йх выходы соединены с приемником сигналов.

На черте>ке показан зонд, общий вид, Зонд содержит цилиндрический корпус

1, диэлектрическую втулку 2, металлический 30 стержень 3, шайбу 4, пружину 5, шариковый наконечник 6, диэлектрическую прокладку

7, пьезоэлемент 8, эмиттерные повторители

9, 10.

Диэлектрическая втулка 2 вставляется в 35 цилиндрический корпус 1 и имеет отверстие для металлического стержня 3. Отверстие в центре втулки расширено для расположения пружины 5, С одной стороны втулка выполнена в виде конуса, с другой стороны 40 имеет резьбу, в которой фиксируется фиксатор пружины, выполненный в виде отдельной небольшой втулки. Через диэлектрическую втулку 2 проходит металлический стержень 3 с фиксированной шай- 45 бой 4 для опоры пружины 5. На конце стержня впаян шариковый наконечник 6.

Другой конец стержня через диэлектрическую прокладку 7 жестко соединен. с, пьезоэлементом 8 для обеспечения 50 акустического контакта между ними. Под действием пружины 5 стержень с шарико-. вым наконечником контактирует с исследуемым пьезоматериалом под постоянным статистическим давлением. Электрический 55 сигнал, снимаемый с исследуемого материала, через стержень 3 подается на эмиттерный повторитель 9, а преобразованные механические колебания пьезоэлементом 8 в электрические сигналы подаются на эмиттерный повторитель 10.

Был изготовлен зонд, в котором использовался пьезоэлемент диаметром 6 мм и высотой 10 мм. Диэлектрическая втулка была изготовлена из винипласта, Диаметр металлического стержня составлял 2,5 мм. а его длина — 55 мм, Зонд предназначался для определения однородности пьезоэлектрического диска диаметром 65 мм и толщиной

3 мм.

Разработанный зонд позволяет определять в локальных точках пьезоматериала пьезомодуль d Кл/Н, однородность пьезоматериалов с достаточно высокой точностью, порядка 1%, Неоднородность легко оценивается в относительных изменениях пьезомодуля hd/d, который пропорционален относительному изменению напря>кейия на .исследуемом материале Л0/U.

Изменение напряжения может быть разной величины и обычно обусловлено дефектами: неоднородностью частиц, из которых состоит пьеэоматериал, рыхлостью, пористостью, наличием трещин, избыточной влагой и т.д, Формула изобретения

Зонд для исследования пьезоматериалов, содержащий цилиндрический корпус, металлический стержень с шариковым наконечником и пьезоэлемент, соединенный с приемником сигналов. отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности исследований за счет обеспечения. возможности определения локального распределения интенсивности электрических колебаний одновременно с механическими, он снабжен диэлектрической втулкой, установленной в корпусе диэлектрической прокладкой и двумя эмиттерными повторителями, стержень расположен с возможностью перемещения в отверстии втулки и подпру>кинен относительно нее, диэлектрическая. прокладка рас-, положена между стержнем и пьезоэлементом и жестко соединена с ними, входы эмиттерных повторителей соединены соответственно со стержнем и с пьезоэлементом, а их выходы соединены с приемником сигналов.

1751321

Составитель Ю. Лупичева

Редактор Н, Горват Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 2670 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, >l(-35, Раушская наб., 4/5

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