Дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь

 

ОЛ ИСАНЫЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииесиих

Республик (() 591725 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.12,75 (21)2301277/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.02.78.Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания 23.01.78 (5!) M. Кл.

G 01 L 1/16

Государственный квинтет

Совета Мнннстраа СССР по делам нзовретеннй н открытей (53) УДК 620.172.21 (088.8) М. Д. Генкин, В. С. Голубев и П. Ф. Усачев (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения (73) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, при измерении вибраций авиационных реактивных двигателей, электрических двигателей и генераторов.

Известно устройство для измерения переменных сил и параметров движения в приборах инерционного действия, использукьшее пьезоэлектрический преобразователь, изолированный от корпуса и экрана кабеля с помощью изоляторов и имеющий двухпроводный съем сигнала. Такой преобразователь можно использовать в качестве дифференциального, то есть для работы в электрических схемах, вычитающих электрические потенциалы выводных проводов, заданные относительно потенциала корпуса и экрана jlJ.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является дифференциальный пьезоэлектрический пг образователь в go дифференциальном пьезоэлектрическом(акселерометре, содержащий корпус, набор пьезоэлементов с обкладками, изолятор и двухпроводный экранированный кабель, провода которого соединены с обкладками, контакти2 рующими с изолятором, а экран — с корпусом (2) . Недостаток его состоит в том, что изоляторы пьезоэлемента (набора пьезоэлементов) создают для выводнык проводов относительно корпуса и .экрана кабеля паразитные электрические емкости.

Емкостная несимметрия ухудшает подавление помех, возникающих от электрических и магнитных полей, то есть снижает помехозашиъные свойства дифференциального пьезоэлектрического преобразователя.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости дифференциального пьезоэлектрического преобразователя к внешним электрическим и магнитным полям . Это достигается тем, что пьезоэлементы разделены изолятором на две группы с равными электрическими емкостями относительно экрана кабеля.

Выполнение изолятора из пьезоэлектрического материала повышает чувствительность дифференциального пьезоэлектрического преобразователя по заряду.

На фиг, 1 представлен дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь, использующий две группы пьезоэлементов, раз591725 4 даются иа дифференциальное согласующее л- устройство, имеющее емкостную симметрию при равенстве С > и С > которое приводит сигналы электрических и- магнитных помех к сигналам общего вида (синфазным сигналам). Синфазные сигналы уничтожаются этим устройством путем вычитания.

S» Изолятор 7 может быть выполнен из пьезоэлектрического материала. В этом случае вырабатывается дополнительный электрический заряд Q, увеличивающий чувствительность по заряду дифференциального пьезоэлектрического преобразователя.

Таким образом, использование в диффеным

1s ренциальных пьезоэлектрических преобразователях двух групп пьезоэлементов, имеющих с равные электрические емкости относительно

ы экрана кабеля, повышает помехоустойчивость преобразователя, что позволяет проводить

20 измерения с высокой точностью в условиях ! больших помех, создаваемьм электрическими и магнитными полями энергетических устаделенных изолятором; на фиг. 2 - вариант преобразователя, в котором изолятор выпо цен из пьезоэлектрического материала на фиг. 3 - эквивалентная электрическая схема дифференциального пьезоэлектрического преобразователя, где набор пьезоэлементов представлен емкостью С и генератором заряда Q с соответствующим ном пом; на фиг. 4 — выриант измерительного .цьезоэлектрического рреобразователя переменных сил с установленным в корпусе дифференциальным пьезоэлектрическим преобразователем; на фиг. 5 — вариант измер тельного пьезоакселерометра с установлен в корпусе дифференциальным пьезоэелектри ческим преобразователем.

Преобразователь содержит пьезоэлемент

1 и 2 с обкладками 3-6, изолятор 7 и двухпроводный экранированный кабель, состоящий из проводов 8, 9 и экрана 10 ка беля. Каждый пьезоэлемент . может быть составлен из нескольких пьезоэлементов. в группу, а изолятор выполнен из пьезоэлектрического материала.

Дифференциальный пьезоэлектрический

1 преобразователь работает следующим образом.

К пьезоэлементам 1 и 2, выполненным в виде пластин, дисков колец и т.д., на которых имеются металлические обкладки 5 и 6, прикладываются переменные преобразуемые силы. При этом пьезоэлементы 1 и 2 должны иметь равные, электрические емкости С и С, то есть образовывать емкостную симметрию, Под действием преобразуемых сил растяжения-сжатия, сдвига или изгиба на нзолнрованньм один от дру! гого изолятором 7 пьезоэлементах возникают ЭДС, различная полярность которьм относительно экрана обеспечивается соотвеч ствующей ориентацией направлений поляризации пьезоэлементов. Таким образом, с обкладок 3, 4 и проводов 8 и 9 снимаются электрические сигналы разной по- 45 лярности относительно экрана 10, который соединен с корпусом измерительного преобразователя, Сигналы- Разной полярности поЮ ново к.

Формула изобретения

1, Дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, набор пьезоэлементов с обкладками, изолятор и двухпроводный экранированный кабель, провода которого соединены с обкладками, контактирующими с изолятором, а экранс корпусом, отличающийся тем, что с целью повышения помехоустойчивости

Э к внешним электрическим и магнитным полям, пьезоэелементы разделены изолятором на две группы с равными электрическими емкостями относительно экрана кабеля.

2. Преобразователь по ц. 1, о т л ичающийся тем,что,сцельюповы» шения чувствительности по заряду, изолятор выполнен из пьезоэлектрического материала.

Источники информации,принятые во вни- мание при экспертизе:

1. Патент США ¹ 3495102 кл. 310-8.7, 1970.

2. Испытательные приборы и стенды, М., ВИНИТИ, № 25, 1968. Составитель Е. Артамонова

Редактор О. Филиппова Теехред Н. Бабурка Корректор . А. Власенко

Заказ 579/35 Тираж 831 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4