Способ измерения параметров вибрации

 

са нр, тсн2 АЛЬA

ОП ИСААКИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«i) 552038

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительное к патенту (bt)-M. К, а

6 01 Р 15/08

G 01 Н I/00 (22) Заявлено 19,11,7Э(21) 1 1975857/13 10 (23) Приоритет (32) 20 11 72 (31) 1 1 6 328/7 2 (33) Япония (43) Опубликованс125.03.7743юллетень №: 11

1 асударстванный квинтет

Вааата Инннатрав СССР. аа делан нзааретанна и аткрытнй (53) УДК 531.768;

:620.178,5Э (088. 8) (45) Дата опубликования описания 6,06.77 (72) Авторы изобретения Иностранцы

НаокиРо МУРэйЯма и Токао Оикава (Япония) Иностранная фирма

«Куреха Кагаку Когио Кабусики Кайся (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ BHEPAUHH

Изобретение относится к измерительной технике.

Известны способы измерения парамет ров вибрации, в которых механические колебания объекта о помощью пьезоэлектрического чувствительного элемента преобрадуются в электрические сигналы (lg, f2), В этих способах необходимо поджатие пьезоэлементов к контролируемому объекту, что вносит существенные погрешности 1р в измерение.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения 1тараметров вибрации путем преобразования пьезоэлектрическим чувствительным элементом, уста- 15 иовленным на контролируемом объекте, механических колебаний в электрические сит налы (Э) . По этому способу пьезоэлектрМческий преобразователь устанавливается в контролируемой точке объекта, а преобразо- х0 ванне механических колебаний в электрические сигналы производится по инерционному принципу, т. е. посредством инерционной деформации пьезоэлемента. Однако этот способ не позволяет проводить вибрацион- 25 ные измерения на объектах с произвольной формой поверхности из-за трудностей ус. ановки и крепления, а внесение существенной массы преобразователя в измерительный процесс значительно снижает чув- ствительность измерения, особенно при виб1 рационных измерениях на малогабаритных объектах. ., С целью измерения вибраций на объектах с произвольной формой поверхности и повышения чувствительности, предлагается в качестве пьезоэлектрического чувствительного элемента использовать пленку с пьезомодулем растяжения -сжатия из. выоокополимерного материала, например, на основе полйвйнилиденфторида, которую частично или полностью прикрепляют на контролируемом участке поверхности объекта с ориентацией в направлении действия вибрации, свободный конец пленки жестко связывают с неподвижным основанием.

На фиг, 1 изображен пьезоэлектрический элемент на основе поливинилиденфтори дных смол; на фиг. 2,3 и 4 — блок-схвмы пьезоэлектрических устройств.

552038

В йьезоэлектричсском элементе (см, фиг, 1), выполненном на основе поливинипиденфторидных смол в виде пленки путем приложения сильного постоянного электрического поля (500 кв/см) при нагревании, может набпюдатжя значительный пьезоэлектрический эффект в виде поляризации д (Дпьезомодупь) вдоль оси ХВ, когда усилие приложено вдоль оси Х». При этом пьезомодупь d не равен 0 и составляет 1/10- р ъа

1/20 от величины d . Величина дз; мо-т жет достигать порядка 2- 10 ед. CGSE при моноаксиапьной ориентации и больше, чем 5 10 ед. CG 6 Е, в случае неориентированного пьезоэффекта или ориентирован- у ного по двум осям пленки, что открывает широкие возможности для применения этого пьезоэлектрического тела в различных областях.

Измерительное устройство, изображенное 20 на фиг. 2 и представляющее собой пьезоэлектрический вибродатчик, состоит из пьезоэлектрического чувствительного элемента 1, выполненного на основе попивинилнденфторидных смол в виде пленки (толщи- f5 .ной менее 100 мкм), .на обеих сторонах которой расположены электроды 2 и 3, полученные при помощи процесса парового осаждения-напыления, адгезионного слоя

4 для крепления пьезоэлемента к контроли- ® руемому объекту 5 (пьезоэлемент может крепиться к объекту и любыми другими из« вестными средствами, например винтами, хомутами и т. д.), блока 6 преобразования и усиления и блока 7 измерения.

Направление действия вибрации в контролируемом объекте 5 обозначено стрелкой, при этом пьезоэлектрический элемент

1 (нленка) по своей длине ориентируетcí при креплении в направлении действия вибрации. При использовании в качестве чувствительного пьезоэлектрического элемента 1 пленки с неориентированной ипи

О ориентированной поляризацией по двум осям можно измерять и пространственные виб«

45 рации.

В измерительном устройстве, изображен« ном на фиг, 3, в отпичие от предыдущего пьезоэлемент с IloMolHbIo адгезионного слоя

4 или любого другого крепежного средства частично прикрепляется к контролируемому объекту 5. Такое крепление чувствительного элемента позволяет измерять вибрации выборочных участков контролируемого объекта, например, для обнаружения дефек тов в структуре материала (раковин, пустот, трещин и т. п.). !! змерительное устройство, изображен.— ное на фиг. 4 является дополнением к предыдушим и отличается от них тем, что в нем свободный конец пьезоэлектрического элемента 1 прикреплен к неподвижному объекту 8, что позволяет измерять даже крайне незмачитепьные колебания контролируемого объекта 5, поскольку при достаточно большой длине пленки (пьезоэлемента), можно получить напряжение, достаточное для его регистрации.

Работают измерительные устройства (см. фиг, 2,3 и 4 ) следующим образом. Механические колебания контролируемого объекта 5 при помощи укрепленного на нем частично или полностью пьезоэлектрического элемента 1 преобразуются в переменное напряжение, которое усиливается в блоке 6, выполненном., например, на основе полевого транзистора, и затем детектируется ипи измеряется в блоке 7, содержащем такие, например, приборы, как вольт-метр, записывающее устройство, осциллоскоп и т. и.

Формула изобретения

1. Способ измерения параметров вибрации путем. преобразования пьезоэлектрическим. чувств%тельным элементом, установленным на контролируемом объекте, механических колебаний в электрические сигналы,отличающийся тем,что, с целью измерения вибраций на объектах с произвольной формой поверхности и повышения чувствительности, в нем в качестве пьезоэлектрического чувствительного элемента использована пленка с пьезомодулем растяжения -сжатия из высокополимерного материала, например, на основе поливкнилиденфторида, которую частично или полностью прикрепляют на контролируемом участке поверхности объекта с ориентацией в направлении действия вибрации.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем., что свободный конец пленки жестко связывают с неподвижным основа-; нием.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании М 1 1 32 1 06, класс С 1 N, 30. 1 О. 68.

2. Исследование зависимости частотных характеристик пьезоэлектрического акселерометра от способа его крепления, экспрессинформация ИПС, N 34, 1968.

3, Гик Л, Д, 1 змеренио виорацин

Новосибирск, Наука, 1972, с. 81 (прототип).