Пьезоэлектрический датчик напряжений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I»I 544877

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.11.75 (21) 2188312/10 (51) М. Кл. 6 01L 1/16 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.77. Б!ол.!стень ¹ 4

Дата опубликования описания 30.03.77 (53) УДК 531.781(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Н. С. Овечкин

Лениградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) ПЪЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований в аэрогазодинамике, а также в других областях техннкп, где необходимо измерять силы трения и силы нормального давления, например в энергетическом машиностроении при производстве турбомашин, в приборостроительной промышленности при производстве приборов для измерения механических величин.

Известен пьезодатчик, позволяющий измерять нормальные напряжения, сжимающие и растягивающие (1).

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является пьезоэлектрический датчик, позволяющий измерять вектор касательного напряжения, содержащий корпус, в котором размещен на опоре пьезокристалл с электродами, расположенными на гранях, перпендикулярных к электрической и нейтральной осям кристалла, причем каждая пара электродов электрически развязана друг от друга и от корпуса датчика (2).

Поскольку у этого пьезоэлектрического датчика рабочая грань, на которую воздействуют механические напряжения, нормальные и касательные, перпендикулярна к оптической осп пьезокристалла, он не может измерять нормальных напряжений, действующих на ее поверхность.

С целью одновременного измерения вектора касательных и нормальных напряжений в нзВсстныЙ пьсзоэлектрп (есl пи дат !ик напряжс ннй дополнительно введен пьезокристалл нор5 ъ!альных п11прЯ «eH!!H, приlореп, !синыi неподвижно к дну корпуса, к aepxlleii и ьн!жней граням которого прпсоедш1сны электроды, причем пьезокристалл касательных напряжений установлен через изолирующую проклад10 ку на верхнюю грань пьезокристалла нормальных напряжений.

На фиг. 1 и 2 изображен пьезоэлектрический датчик напряжений в двух проекция, на фиг. 3 — ориентация главных осей пьзокри15 сталлов и механических напряжений, воздействую1цпх на пьезоэлектрпческ!ш датчик напр я акен ий.

Пьезоэлектрпчсскш! датчик напряжений содержит корпус 1, внутри которого размещен

20 пьезокристалл 2 касательных напряжений, причем верхняя грань его расположена заподлицо с корпусом, и крышку 3 корпуса. К боковым граням пьезокристалла 2, перпендикулярHbD1 к электРическо!! Л! и HeIITP2;IbH0II У!

25 осям его, прнсоедп электроды 4 — 7, которые электрически развязаны друг от друга и корпуса. Верхняя рабочая грань пьезокристалла 2, на которую воздействуют меха1шческпе напряжения, пepпeндl:Iоулярна 1. Оптп Ieсl 0Й Осн

3O Z1,..

544877

Пьезокристалл 2 установлен неподвихкно и консольно на верхней рабочей грани размещенного в том же корпусе пьезокристалла 8 нормальных напряжений, который и кней гранью прикреплен к дпу корпуса 1. К верх- 5 пей и нижней граням пьезокристалла 8, перпендикулярным к его электрической оси Х, присоединены электроды 9 и 10.

Пьезокристалл 2 касательных напряжений связан с пьезокристаллом 8 нормальных на- 10 пряжений через изолирующую прокладку 11 и установлен таким образом, что оптическая ось

ZI первого пьезокристалла совпадает с электрической осью Х второго.

При воздействии на верхнюю торцовую по- 15 верхность пьезокристалла 2 нормальными и касательными напряжениями он воспринимает только касательные напряжения. На гранях, к которым присоединены электроды 4 — 7, возникают электрические заряды, пропорциональ- 20 ные составляющей касательного напряжения, направленной по соответствующей оси кристалла (электрической Х1 или нейтральной У1).

Нормальные напряжения воздействуют на пьезокристалл нормальных напряжений, на 25 гранях которого, перпендикулярных к электрической оси Х>, возникают заряды, пропорциональные воздействующему механическому напряжению.

Одновременное измерение касательных и нормальных напряжений на одном и том же выделенном элементе поверхности объекта повышает точность измерения распределенных по поверхности -бъекта сил и давлений.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик напряжений, содержащий корпус, в котором размещен пьезокристалл касательных напряжений с располоiêåHíûìH на его гранях, перпендикулярных к электрической и нейтральной осям его, элетродами, электрически развязанными друг от друга и корпуса датчика, отличающийся тем, что, с целью одновременного измерения вектора касательных и нормальных напряжений, в него дополнительно введен пьезокристалл нормальных напряжений, прикрепленный неподвижно к дну корпуса, к верхней и нижней граням которого присоединены электроды, причем пьезокристалл касательных напряжений установлен через изолирующую прокладку на верхнюю грань пьезокристалла нормальных напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Лвт. св. № 373554, G 011 1/16, 1973.

2. Авт. св. ¹467245,,G 011 1/16, 1972

144877

Zf т у

Составитель A. Новиков

Техред Л. Гладкова

Редактор С. Макагон

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 427/2 Изд. № 192 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К 35, Раушская наб., д. 4/5