Устройство для измерения параметров вибраций объектов из электропроводного материала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров механических колебаний . Устройство содержит измерительный электрод, выполненный в виде обкладки элемента, выполненного из материала с пироэлектрическим или пьезоэлектрическим эффектом и имеющего возможность контактировать с источником тепла или механических деформаций, и располагаемый вблизи поверхности испытуемого объекта, образуя с ней динамический конденсатор, и вибровозбудитель 4, взаимодействующий с измерительным электродом. Воздействуя на пироилидьезоэлемент, сообщают конденсатору заряд. Параметры вибраций оценивают по формуле xo/Uo, где-хо амплитуда вибрации, сообщаемой вибровозбудителем измерительному электроду до начала процесса измерения; Do- снимаемый при этом с конденсатора сигнал; Ui - сигнал с конденсатора в процессе измерений при отключенном вибровозбудителе 4. определяемый вибрацией объекта. 3 ил. ш w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕНИЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709086/28 (22) 23.06Я9 (46) 07.04.93. Бюл. ЬЬ 13 (71) Каунасский политехнический институт им. А. Снечкуса (72) А.В. Мозурас и К;Н. Рагульскис (56) Авторское свидетельство СССР

hh 877347, кл. G 01 Н 11/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР

% 1408238, кл. G 01 Н 11/06, 1987.

Электреты: Пер. с англ./Под ред. Г.Сесслера. М.: Мир, 1983, с, 32 — 54.

Най Дж. Физические свойства кристаллов. М.: Мир, 1967, с. 137-232. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ ОБЪЕКТОВ ИЗ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО МАТЕРИАЛА . (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров механических колеИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров механических колебаний.

Целью изобретения является повышение технологичности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства при использовании пироэлектрика; на фиг. 2 (а,б) — примеры воздействия на чувствительный элемент, в качестве которого использован пьезоэлектрик; на фиг. 3 — схема устройства при использовании чувствительного элемента в качестве вибратора.

Сущность изобретения заключается в том, что при использовании в качестве чув.ЯХ 1807306 А1 (si)s G 01 В 9/00 баний. Устройство содержит измерительный электрод, выполненный в виде обкладки элемента, выполненного из материала с пироэлектрическим или пьезоэлектрическим эффектом и имеющего возможность контактировать с источником тепла или механических деформаций, и располагаемый вблизи поверхности испытуемого объекта, образуя с ней динамический конденсатор, и вибровозбудител ь 4, взаимодействующий с измерительным электродом. Воздействуя на пира- или пьезоэлемент, сообщают конденсатору заряд. Параметры вибраций оценивают по формуле W=Ui хо/Uo. где xo— амплитуда вибрации, сообщаемой вибровозбудителем измерительному электроду до начала процесса измерения; Up — снимаемый при этом с конденсатора сигнал; Ui— сигнал с конденсатора в процессе измерений при отключенном вибровозбудителе 4, определяемый вибрацией объекта, 3 ил. ствительного элемента пироэлектрика или пьезоэлектрика и соответствующем физическом воздействии отпадает емкая по времени и материально операция заряжения электрета и повышается чувствительность.

Кроме того, при создании внутри чувствительного элемента переменного электрического поля отпадает необходимость использования внешнего вибратора.

Устройство содержит измерительный электрод 1 (фиг. 1), элемент заряда 2 измерительного электрода 1, вибратор 4, блок измерения 5, резистор, подключенный параллельно входу блока измерения 5.

Измерительный электрод 1 нанесен на поверхности элемента заряда 2 измеритель1807306 ного электрода, который размещен параллельно поверхности объекта 3, Рабочий орган вибратора 4 механически соединен с измерительным электродом. Элемент заряда 2 измерительного электрода 1 выполняется из пироэлектрического материала (например, LiNbOa) в кристаллографическом направлении с наиболее выраженным пироэлектрическим эффектом.

Устройство работает следующим образом, Элемент заряда 1 с измерительным электродом 2 приводятся в гармонические колебания с заданной амплитудой Хозад.

Электрический заряд измерительному электроду сообщается путем термического нагрева элемента заряда. Виброперемещения объекта 3 рассчитываются по напряжению, измеренному блоком измерений 5, с помощью формулы

Uol

>

1=-1); Uol — амплитуда выходного сигнала, соответствующая 1-ой частоте; Хозад задан. ная амплитуда колебаний элемента заряда;

13озад амплитуда выходного сигнала, соответствующая частоте гармонических колебаний элемента заряда.

При релаксации заряда, индикацией чего является уменьшение уровня выходного сигнала, электрический заряд сообщают чувствительному элементу путем термического охлаждения (Q — отрицательное количество тепла), Затем процесс повторяется.

Непостоянное значение электрического заряда на точность измерения не влияет, так как упомянутое влияние исключает форМуЛа (1): ОТНОШЕНИЕ Оо1/Uoaag НЕ ЗаВИСИт От величины электрического заряда.

В случае использования в качестве элемента заряда ньезоэлектрика электрический заряд сообщают путем механической деформации пьезоэлектрика. Элемент заряда деформируется, например, как показано на фиг. 2 (а,б), с помощью механической силы F. Для получения максимальной чувствительности используют пьезоэлемент, вырезанный в кристаллографическом направлении, характеризуемом максимальным прямым пьезоэффектом для данного вида механической деформации.

В случае применения элемента заряда и в качестве вибратора (фиг. 3) с помощью

10 подачи переменного напряжения Е нэ металлические электроды создается переменное электрическое поле внутри элемента заряда, которое в силу действия обратного пьезоэффекта возбуждает механические ко15 лебания нижнего электрода с заданной амплитудой Хозад

Материальные затраты за счет применения в качестве чувствительного элемента не электрета, а пироэлектрика сокращаются

20 в среднем на 31 f, пьезоэлектрика — 36, в случае применения чувствительного элемента в качестве вибратора — на 40 . Временные затраты сокращаются в среднем в

2,5 раза. Кроме того, в предлагаемом уст25 ройстве примерно в 2 раза повышается чувствительность измерений, т.е. уровень выходного сигнала при заданном уровне вибраций.

30 Формула изобретения

Устройство для измерения параметров вибраций объектов из электропроводного материала, содержащее измерительный электрод, размещенный параллельно по35 верхности исследуемого объекта, элемент заряда измерительного электрода, вибратор, взаимодействующий с измерительным электродом, и блок измерения, соединенный с измерительным электродом, о т л и40 ч а ю щееся тем, что, с целью повышения технологичностй, элемент заряда выполнен в виде пластины из пироэлектрика или пьезоэлектрика, закрепленной на измерительном электроде со стороны исследуемого

45 объекта, и периодически взаимодействующего с пластиной источника тепла или механических деформаций соответственно.

1807306

1 7

Ф

Составитель А. Мезурас

Редактор С. Кулакова Техред M.Моргентал Корректор.С. аско

Заказ 1372 Тираж 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