П’єзоелектричний датчик статичних зусиль

П'єзоелектричний датчик статичних зусиль, який містить циліндричний п'єзотрансформатор з електродами на торцях, які підключені до генератора електричних коливань та вимірювального приладу, причому п'єзотрансформатор встановлений між утримувачами у вигляді призм, який відрізняється тим, що датчик обладнаний металевим кільцем, закріпленим на циліндричній поверхні п'єзотрансформатора Винахід належить до вимірювальної техніки, зокрема, до пристроїв для виміру зусилля і може бути використаний в промисловості та в лабораторній практиці для виміру статичних зусиль Відомий п'єзоелектричний датчик статичних зусиль за авт св СРСР №501306, G 01 L 1/16, 1974, який містить циліндричний п'єзотрансформатор з електродами на торцях у вигляді кілець та диска, що підключені ВІДПОВІДНО ДО генератора електричних коливань та вимірювального приладу, утримувачі у вигляді призм Недоліком цього датчика є порівняно невисока чутливість і точність виміру Відомий також п'єзоелектричний датчик статичних зусиль за авт ев СРСР №1332166 (G 01 L 1/16, 1987), який містить циліндричний п'єзотрансформатор з електродами на торцях у вигляді кільця та диска, які підключаються ВІДПОВІДНО ДО генератора електричних коливань та вимірювального приладу, а також утримувачі у вигляді призм, причому відношення діаметра дискового електрода до зовнішнього діаметра кільцевого електрода вибирається в межах від 0 5 до 0 7 Недоліком цього датчика є порівняно невисока точність виміру Вказаний датчик найбільш близький до того, який заявляється, по технічній сутності і вибраний в якості прототипу В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного датчика статичних зусиль шляхом обладнання п'єзотрансформатора металевим кільцем та його закріплення на цилінд ричній поверхні п'єзотрансформатора, що дозволяє досягти збільшення точності виміру П'єзоелектричний датчик статичних зусиль містить циліндричний п'єзотрансформатор з електродами на торцях, які підключені до генератора електричних коливань та вимірювального приладу, причому п'єзотрансформатор встановлений між утримувачами у вигляді призм Датчик, що пропонується, відрізняється від прототипу тим, що він обладнаний металевим кільцем, закріпленим на циліндричній поверхні п'єзотрансформатора Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом даного винаходу є підвищення точності виміру статичних зусиль Саме таке виконання перетворювача забезпечує підвищення точності Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг Показана конструкція датчика, що пропонується Датчик, що пропонується, містить циліндричний п'єзотрансформатор 1 з електродами 2, 3, 4 на торцях (електрод 4 знаходиться на торці п'єзотрансформатора, який на аксонометричному зображенню датчика на фіг 1 не видно), генератор електричних коливань 5 та вимірювальний прилад 6 підключені до електродів 2, 3, 4, утримувачі 7, 8 у вигляді призм, через які до п'єзотрансформатора передається зусилля F, і металеве кільце 9, яке закріплене на циліндричній 1 О ю 45707 поверхні п'єзотрансформатора 1 Датчик працює наступним образом Генератор електричних коливань 5 настроюють на резонансну частоту п єзотрансформатора 1, збуджуючи в ньому радіальні коливання Під дією цих коливань на електроді 3 виникає за рахунок прямого п'єзоефекту електрична напруга, котра реєструється вимірювальним приладом 6 Під ДІЄЮ статичного зусилля F, що вимірюється, прикладеного до утримувачів 7 та 8, амплітуда механічних коливань п'єзотрансформатора зменшується і, отже, зменшується змінна електрична напруга, що знімається з електрода 3, що фіксується вимірювальним приладом 6 Обладнання конструкції металевим кільцем 9, яке закріплене на циліндричній поверхні п'єзотрансформатора 1 дозволяє збільшити точність виміру тиску Точність датчика, що заявляється, залежить від пружних характеристик контакту між п'єзотрансформатором і призмою Як відомо, фактором, що впливає на пружні характеристики, є контактна жорсткість між цими деталями (див авт св СРСР №532786) У прототипі контактують поверхні металевої (як правило, сталевої) призми і п'єзотрансформатора з п'єзокераміки У даній контактній парі слабким місцем є п'єзокераміка, що й обумовлює порівняно невисоку точність виміру Виконання поверхні п'єзотрансформатора у вигляді металевого кільця дозволяє забезпечити значно кращі пружні характеристики контакту, а отже, більш високу точність виміру Можливість реалізації винаходу підтверджується приведеним нижче прикладом В приготовленому для випробувань датчику був використаний п'єзотрансформатор діаметром 38 і товщиною 16мм з пєзокераміки ЦТС-19 Утримувачі були виготовлені зі сталі У8А Загартоване, шліфоване і поліроване металеве кільце зі сталі У8А ЗОВНІШНІМ діаметром 40, внутрішнім 38 і висотою 16мм закріплювалося до циліндричної поверхні п'єзотрансформатора за допомогою легкоплавкого припою Збудження п'єзотрансформатора відбувалось на резонансній частоті радіальній моди коливань (біля 53 кГц) генератором ГЗ-109 В якості вимірювального приладу використовувався цифровий вольтметр В7-16 Вимірювалася відносна похибка S для датчика прототипу та для датчика, що заявляється (з металевим кільцем) Результати вимірів прототип 6=1,7%, перетворювач, що заявляється 1,1% Таким чином, датчик, що пропонується, забезпечує більш високу точність вимірів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71