Пьезоэлектрический датчик

 

ОП ИСАН ИВ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик ((()673925

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.12.76 (21) 2427708/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, Кл,2

G 01 P 15/08

Государственный кокатет

СССР па делам нзооротенай и открытий (53) УДК 531.768 (088.8) Опубликовано 15.07.79. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.79 (72) Авторы изобретения

H. М. Пушкин и К. М. Терещук (7l) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

Изобретение от((осится к области измерительной техники. а более конкретно к пьезоэлектрическим датчикам.

Одной из актуальных задач,. возникающих при натурных измерениях, является контроль целостности чувствительных элементов датчиков. Это обусловлено тем, что при дистанционных измерениях обычно трудно установить, чем вызвано изменение полезного сигнала датчика — изменение параметров измеряемого процесса или частичным разрушением чувствительного элемента датчика. Поэтому в ряде случаев, особенно при воздействии интенсивных дестабилизирующих факторов, возможно получение недостоверной информации.

Проверка целостности чувствительных элементов датчиков осуществляется, как правило, при помощи встроенных устройств калибровки.

В известных пьезоэлектрических датчиках операция калибровки осуществляется введением дополнительных конструктивных элементов. Так, например, известен датчик, в котором для калибровки используется металлический шарик, приводящийся в движение электромагнитом. Механическое воздействие шарика на пьезоэлемент приводит к деформации пьезоэлемента и возникновению на выходе датчика электрического сигнала определенной величины (1I.

Известен также способ калибровки такта измерений параметров вибрации, состоящего из последовательного соединенных пьезодатчика, преобразователя, регистратора и генератора, в котором для калибровки ис1О пользуется вторая дополнительная пьезопластина, установленная в пьезодатчике (2) .

В этом датчике при подаче на дополнительную пьезопластину переменного напряжения с генератором в ней возбуждаются механические колебания, передаваемые на рабо 5 чую пластину. По сигналам рабочей пластины судят о работоспособности датчика и его метрологических характеристиках.

Указанные пьезоэлектрические датчики позволяют получить необходимую информацию о их работоспособности и метрологических характеристиках только в момент проведения калибровки.

Наиболее близким по технической сущностия к изобретению является пьезоэлект673925 рический датчик, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде пьезоэлектрической пластины с нанесенным на ее поверхность токопроводящим слоем и токовыводы (3).

Калибровочное устройство в этом датчике выполнено в виде нагревательного элемента, установленного у одной из поверхностей пьезоэлемента.

Пьезодатчик калибруется методом воздействия тока на нагреватель ный элемент и сравнением выходного напряжения датчика с аналогичным напряжением, полученным при механической калибровке датчика. Однако этот датчик обладает рядом недостатков, к числу которых относятся: а) невозможность осуществления постоянного контроля целостности датчика в процессе проведения измерений и фиксации момента разрушения датчика; б) невозможность регистрации частичного разрушения пьезоэлемента датчика (сколы, микротрещины и т. п.); в) потеря полезной информации при проведении контроля работоспособности датчика в процессе измерений;

r) получение «ложной» информации при частичном разрушении пьезодатчика в процессе измерений.

Целью изобретения явл яетс я повышение достоверности и змере ни й.

Это достигается тем, что предлагаемый пьезоэлектрический датчик снабжен токопроводящей шиной, соединенной с токовыводами, жестко закрепленной по краю пьезоэлектрической пластины и отделенной от нее слоем диэлектрика.

Конструкция предлагаемого пьезодатчика представлена на фиг. 1, 2.

Пьезоэлектрический датчик состоит из следующих элементов корпуса 1, пьезопластины 2, токопроводящего слоя 3, токовыводов 4 — 7, слоя диэлектрика 8, токопроводящей шины 9.

Токопроводящая шина и диэлектрик изготавливают методом напыления. Токопроводящая шина выполнена из резистивного материала, например, типа «кермет»

PC — 3710.

Пьезоэлектрический датчик работает следующим образом. При механических колебаниях объекта, на котором установлен пьезодатчик, под действием инерционных сил происходит деформация основания корпуса и пьезопластины. Полученный при этом сигнал поступает на токовыводы 6, 7. Если токовыводы 4, 5 токопроводящей шины включены последовательно в измерйтельную цепь регистратора, то при частичном или полном нарушении целостности пьезопластины происходит полное прекращение информации.

В случае, когда необходимо только зафиксировать момент частичного разрушения пьезопластины без прекращения поступления полезных сигналов с токовыводов 6, 7 токовыводы 4, 5, подключают к контрольной цели сигнального устройства регистратора.

При частичном разрушении пьезопластины 2 датчика — сколе, локальной трещине— происходит обрыв токопроводящей шины 9, сопротивление контрольной цепи резко возрастает и сигнальное устройство выдает электрический импульс, по которому судят о моменте частичного разрушения.

Выполнение токопроводящей шины 9 из резистивного материала позволяет наряду с контролем целостности датчика осуществлять и его калибровку методом теплового воздействия. Для этого через токопроводящую шину пропускается импульс электрического тока, который приводит к нагреву шины, а следовательно и пьезопластины 2.

Электрический сигнал отклика, обусловленный пироэффектом пьезопластины, поступает на токовыводы 6, 7.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде пьезоэлектрической пластины с нанесенным на ее поверхность окопроводящим слоем и токовыводы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, он снабжен токопроводящей шиной, соединен4О ной с токовыводами, жестко закрепленной по краю пьезоэлектрической пластины и отделенной от нее слоем диэлектрика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 344359 кл. G Ol P 21/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 296038, кл.G OI Н 11/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 502333, кл. G 01 Р 15/08 1974.

673925

Й/2.1

Редактор С. Хейфиц

Заказ 4064/40

Р

3 г

Составитель И. Граникова

Техред О. Луговая Корректор В. Синицкая

Тираж 1080 Подписное

U,И И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4