Контактный пьезоэлектрический тензопреобразователь

 

оп 523343

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТО?СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бонза 0088TCKNX

Социалистических

Pecnyb>lNN (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.02.75 (21) 2105105/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,07.76. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 11.08.7б (51) М. Кл G 01N 29/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изобретений н открытий (53) УДК 620.166(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Егоров, В. П. Максимов и А. П. Коротаев (71) Заявитель (54) КОНТАКТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ТЕНЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

Изооретение относится к области вибрационных устройств, применяемых для исследования динамической прочности конструкций и деталей в машиностроении, например, для оп: ределения собственных частот и форм колебаний лопаток турбомашин.

Известны устройства для определения собственных частот и форм колебаний деталей машин, состоящие из параметрических преобразователей деформации — тензорезисторов, 10 источников питания тензорезисторов, специальной усилительной аппаратуры и регистрирующего прибора (1).

Тензорезисто ры устанавливаются (приклеиваются) на поверхность исследуемой детали.

Сигнал с тензорезисторов подается яа .вход высокочувствительной усилительной аппаратуры. Усиленный сигнал поступает на регистрирующий прибор.

Недостатком такого устройства являются 20 низкие чувствительность и помехоустойчивость при измерении динамических деформаций, соответствующих напряжениям менее

1 кг/мм (для стальных изделий) . Кроме того; установка тензорезисторов на изделие тре- 25 бует больших затрат времени. Установленные тензорезисторы нельзя переориентировать или отклеить и установить в другом месте исследуемой детали.

Все это существенно затрудняет определе- 30 ние узловых линий и пучностей при различных формах колебаний исследуемой детали.

Известны также устройства, применяемые для определения частот и форм колебаний, состоящие из виброщупа и вторичного измерительного прибора (2).

Однако,п ри использовании таких устройств, особенно при исследовании малогабаритных деталей, вносится дополнительное затухание и искажаются динамические характеристики исследуемой детали за счет влияния присоединенной массы. Использовать для этих целей контактные и бесконтактньте виброщупы при низком уровне возбуждения пр актически не ,представляется возможным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому тензопреобразователю является устройство для измерения эластичности (гибкости) тонких материалов f3). В качестве чувствительного элемента использован пьезоэлемент, жестко соединенный с консольной пружиной, один конец которой прик|реплен к внутренней неподвижной части устройства, а другой — к поверхности исследуемого материала. Пьезоэлемент воспринимает .колебания испытуемого материала через консольную, жестко закрепленную пружину. жесткое соединение преобразователя исключает возможность его переориентации, что затрудняет определение узловых линий и пуч523343

Формула изобретения

ЬыР) Составитель Е. Артамонова

Техред А. Камышникова Корректор Л. Котова

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 1573/11 Изд. № 1490 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 ностей при различных формах колебаний исследуемой детали. Кроме того, устройство имеет недостаточную помехоустойчивость и низкую чувствительность.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

Это достигается тем, что предлагаемый тензопреобразователь выполнен в виде биполярного пьезоэлемента и дугообразной пружинящей скобы, соединенных между собой осью с возможностью их взаимного перемещения.

Ось, пружинящая скоба и опорные проемы выполнены из легкого голимерного материала, например из полистирола.

На чертеже показан предлагаемый тензопреобр азователь.

К пьезоэлементу 1, имеющему прямоугольную форму (8+3X0,6 мм), прикреплены две опорные треугольные призмы 2, через которые осуществляется контакт с поверхностью исследуемой детали 3. Благодаря треугольной конструкции опорных призм тензопреобразователь может устанавливаться на профильные поверхности, и по их положению определяют узловые линии и пучности.

В средней части чувствительного пьезоэлемента прикреплена ось 4, связанная с дугообразной пружинящей скобой 5. С целью уменьшения массы тензопреобразователя ось, пружинящая скоба и опорные призмы выполнены из легких полимерных материалов (no""èñòèðîë, винипласт).

К пьезоэлементу 1 подключен гибкий экранированный кабель 6, выведенный через резиновую втулку 7, которая установлена в отверстии пружинящей скобы. Динамические (вибрационные) деформации исследуемой детали через опорные призмы и дугообразную прижимную скобу передаются на чувствительный пьезоэлемент. На обкладках биполярного пьезоэлемента образуется знакопеременное напряжение, пропорциональное исследуемым деформациям.

Напряжение Увых(1) подается на вход регистрирующего прибора, в качестве которого может использоваться обычный электронно-лучевой осциллограф или вольтметр с высоким входным сопротивлением.

Тензопреобразователь надежен в эксплуатации, обладает высокой чувствительностью, допускает ориентацию в любом направлении на поверхности профильных деталей, расширяет диапазон измерений, не требует специальной усилительной аппаратуры.

1. Контактный пьезоэлектрический тензопреобразователь, содержащий пьезоэлемент с опорными призмами и элементы крепления, отл ич а ющийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он выполнен в виде биполярного пьезоэлемента и дугообразной пружинящей скобы, соединенных между собой осью с возможностью их взаимного перемещения.

2. Тензопреобразователь по п. 1, о т л и ч а ющийс я тем, что ось, пружинящая скоба и опорные призмы выполнены из легкого поли30 мерного материала, например из полистирола.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Туричин А. М. «Электрические измерения

35 неэлектрических величин», М., Госэнергоиздат, 1959.

2. Иориш Ю. И. «Виброметрия», М., Машиностроение, 1963 (прототип).

3. Патент США Хз 3440867, кл. НКИ 73-67.1, 40 29.04.69.