Ультразвуковий п’єзоелектричний датчик механічних величин

Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин, який містить п'єзоелемент із двома системами електродів, до однієї з яких підключений генератор електричних коливань, що збуджує в п'єзоелементі резонансні коливання, а до другої системи електродів підключений вимірювальний прилад, ультразвуковий концентратор, який встановлений на поверхні п'єзоелемента, який відрізняється тим, що він обладнаний інерційною масою, яка встановлена на вершині концентратора Винахід належить до ультразвукової техніки і може бути використаний в різних галузях промисловості і лабораторної практики Відомий ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин, зокрема, зусиль, що містить плезоелемент із двома системами електродів, генератор електричних коливань, вимірювальний прилад (див ас, СРСР №501306, кл G 01 L 1/16, 1976) Недоліком його є неможливість виміру ЛІНІЙНИХ і вібраційних прискорень Відомий ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин, зокрема, зусиль, що МІСТІТЬ / п'єзоелемент із двома системами електродів, до однієї з яких підключений генератор електричних коливань, що збуджує в пчєзоелементі резонансні коливання, а до другої системи електродів підключений вимірювальний прилад, ультразвуковий концентратор, що встановлений на поверхні п'єзоелемента (див а с СРСР №815527, кл Н 04 R 17/00, G01 L 1/16, 1981) Вказаний ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин найбільш близький до того, який заявляється по технічній суті й обраний в якості прототипу Недоліком його є неможливість виміру ЛІНІЙНИХ та вібраційних прискорень В основу винаходу поставлена задача забезпечення можливості виміру прискорень за допомогою ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин шляхом введення в його конструкцію інерційної маси і розташування цієї маси на вершині концентратора Це дозволяє вимірювати прискорення за допомогою ультразвукового п єзоелектричного датчика Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин, що пропонується, містить п'єзоелемент із двома системами електродів, до однієї з який підключений генератор електричних коливань, що збуджує в п'єзоелементі резонансні коливання, а до другої системи електродів підключений вимірювальний прилад, ультразвуковий концентратор, який встановлений на поверхні п'єзоелемента ВІДМІННІСТЬ ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин, що заявлений, від прототипу полягає в тому, що перетворювач обладнаний інерційною масою, яка встановлена на вершині концентратора Кожна з вказаних ВІДМІТНИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є забезпечення можливості виміру прискорень за допомогою пропонованого ультразвукового п'єзоелектричного датчика Відомо, ЩО саме шляхом введення в конструкцію ультразвукового п'єзоелектричного датчика інерційної маси можна забезпечити можливість виміру прискорень Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг 1 показаний варіант конструкції ультразвукового п'єзоелектричного датчика, який пропонується, 1 О 00 00 48807 на фіг 2 показана діаграма направленості ультразвукового п'єзоелектричного датчика, який пропонується Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик, що пропонується (фиг 1) містить пЛєзоелемент 1 у вигляді циліндра з двома системами електродів, які нанесені на торці циліндра, як це показано на фіг 1, до однієї з який підключений генератор електричних коливань 2, а до другої системи електродів підключений вимірювальний прилад 3, ультразвуковий концентратор 4, який жорстко закріплений на плєзотрансформаторі, а також інерційну масу 5, яка закріплена на вершині концентратора Акселерометр працює наступним чином Під дією напруги генератора електричних коливань пчєзоелемент здійснює резонансні механічні коливання Вимірюване прискорення, вектор якого прикладений до вершини концентратора, обмежує його амплітуду коливань, що приводить до зменшення амплітуди коливань п'єзоелемента, а, отже, до зменшення вихідної напруги Під ВПЛИВОМ прискорення під кутом до вертикалі, деформації, які виникають на п'єзоелементі, змінюються на величину, яка пропорційна косинусу цього кута (див фіг 2) Приклад конкретного застосування Був виготовлений перетворювач у вигляді циліндра діаметром ЗО і висотою 15мм із пхєзокераміки ЦТС-19 із двома системами електродів, які нанесені на торці циліндра Ультразвуковий концентратор виготовлений зі сталі СтЗ та виконаний у вигляді конуса діаметром основи 15 і висотою 10мм інерційна маса, яка виготовлена також із сталі СтЗ, виконана у вигляді циліндра діаметром 12 і висотою 7мм із конічним отвором для розташування на концентраторі Ультразвуковий концентратор кріпився до п'єзоелементу за допомогою сплаву Розі Використовувалися генератор ГЗ-109 і вимірювальний цифровий вольтметр В7-16 Акселерометр встановлювався на вібростенд марки 4805 фірми "Bruel & Kjer" і піддавався впливу вібрації уздовж ВІСІ циліндра при прискоренні/ рівному Ід (9/81 м/с2), на частоті 1 кГц Результати вимірювань приведені на фіг 2 ' Таким чином, шляхом введення в конструкцію ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин інерційної маси була досягнута можливість вимірювати ЛІНІЙНІ І вібраційні прискорення 60 и 120' зо 150 Е й 160 210° 330 240( 300 270 ФІГ-1 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71