Ультразвуковий п’єзоелектричний датчик механічних величин

Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик ме ханічних величин, який містить п єзоелемент у вигляді східчастого ультразвукового концентратора з електродами на торцях концентратора і ступені, генератор електричних коливань і вимірювальний прилад, який відрізняється тим, що датчик обладнаний мембраною і інерційною масою, причому мембрана встановлена таким чином, щоб інерційна маса знаходилася в механічному контакті з вершиною 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 п'єзоелемент із двома системами електродів, генератор електричних коливань, вимірювальний прилад (див а с СРСР № 501306, кл С 01 L 1/16, 1976) Недоліком його є неможливість виміру ЛІНІЙНИХ і вібраційних прискорень Відомий ультразвуковий п'єзоелектричний датчик механічних величин, зокрема, зусиль, що містить п'єзоелемент у вигляді східчастого ультразвукового концентратора з електродами на торцях концентратора і ступіні, генератор електричних коливань і вимірювальний прилад (див а с СРСР № 951754, кл Н 04 R 17/00, G 01 L 1/16, 1982) Вказаний ультразвуковий п'єзоелектричний датчик найбільш близький до того, який заявляється по технічній сутності й обраний в якості прототипу Недоліком цього ультразвукового п'єзоелектричного датчика є те, що з його допомогою не можна вимірити прискорення В основу винаходу поставлена задача забезпечення можливості виміру прискорень за допомогою ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин шляхом введення в його конструкцію мембрани й інерційної маси і їх розташування Це дозволяє вимірювати прискорення за допомогою ультразвукового п'єзоелектричного датчика Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик ме ханічних величин, що пропонується, містить п єзоелемент у вигляді східчастого ультразвукового концентратора з електродами на торцях концентратора і ступіні, генератор електричних коливань і вимірювальний прилад ВІДМІННІСТЬ ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин, що пропонується, від прототипу полягає в тому, що датчик обладнаний мембраною і інерційною масою, причому мембрана встановлена таким чином, щоб інерційна маса знаходилася в механічному контакті з вершиною концентратора Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є забезпечення можливості виміру прискорень за допомогою ультразвукового п'єзоелектричного датчика, що пропонується Відомо, ЩО саме шляхом введення в конструкцію ультразвукового п'єзоелектричного датчика інерційної маси і мембрани забезпечується можливість виміру прискорень Винахід пояснюється кресленням, де на фіг показавши варіант конструкції ультразвукового п'єзоелектричного датчика, що пропонується Ультразвуковий п'єзоелектричний датчик (фіг) містить п'єзоелемент 1 у вигляді східчастого концентратора 3 двома системами електродів на торцях концентратора і ступіні, до однієї з яких підключений генератор електричних коливань 2, а до другої системи електродів підключений вимірювальний прилад 3, мембрану 4 і інерційну масу 5 СО го о ю 50334 Мембрана 4, виконана у вигляді круглого диска, а інерційна маса знаходячись в механічному контакті з мембраною і вершиною концентратора Акселерометр працює наступним чином Під ДІЄЮ напруги генератора електричних коливань п'єзоелемент утворює резонансні механічні коливання, амплітуда яких зворотно пропорційна величині прискорення, яке вимірюється датчиком Зміна амплітуди, яка утворена ЗОВНІШНІМИ механічними коливаннями, приводить до зміни показань вимірювального приладу, який підключений до вихідної системи електродів п'єзоелемента Прискорення, що вимірюється, вектор якого прикладений до основи концентратора, обмежує його амплітуду коливань, що приводить до зменшення вихідної напруги Приклад конкретного застосування Був виготовлений перетворювач у вигляді двоступінчастого циліндричного концентратора зі ступінями діаметрами, ВІДПОВІДНО, ЗО і 10мм і висотами - 15 і 10мм із п'єзокераміки ЦТС-19 з двома системами електродів, нанесених на торці циліндрів Інерційна маса виготовлена зі сталі СтЗ та виконана у вигляді циліндра діаметром 12 і висотою 7мм Мембрана була виготовлена з латуні Л63 у вигляді круглої пластини діаметром 35, товщиною 0,3мм Ультразвуковий концентратор кріпився до п'єзоелементу за допомогою сплаву Розі Використовувалися генератор ГЗ-109 і вимірювальний цифровий вольтметр В7-16 Датчик встановлювався на вібростенд марки 4805 фірми "Bruel & Kjer" і піддавався впливу вібрації уздовж ВІСІ циліндра при прискоренні, рівному 1д (9,81м/с2), на частоті 1 кГц Чутливість уздовж ВІСІ для розробленого акселерометра складала 22мв/м/с2 Таким чином, шляхом введення в конструкцію ультразвукового п'єзоелектричного датчика механічних величин інерційної маси і мембрани була досягнута можливість вимірювати ЛІНІЙНІ І вібраційні прискорення 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