П’єзомагнітний тахометр

Винахід належить до вимірювальної техніки та може бути використаний в промисловості і лабораторній практиці для вимірювання швидкостей обертання валів різних машин та механізмів. Відомий тахометр, що містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом із двома електродами, підключеним до підсилювача електричних коливань та лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з постійного магніту, яка обернена до магніту ротора (див. авт.св. СРСР №650009, G01P3/42, опубл. 28.02.79. Бюл. №8). Недоліком цього тахометра є невисока точність вимірювання. Відомий тахометр, що містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом із двома електродами, підключеним до підсилювача електричних коливань та лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу, яка обернена до магніту (див. авт.св. СРСР №461370, опубл. 25.02.75. Бюл. №7). Недоліком цього тахометра є невисока точність вимірювання. Вказаний тахометр найбільш близький по технічній сутності до того, який заявляється, і вибраний в якості прототипу. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення п'єзомагнітного тахометра шляхом усунення помилкових спрацювань лічильника за рахунок зменшення перехідних процесів у п'єзоелементі, що дозволяє підвищити точність вимірювання. П'єзомагнітний тахометр, що заявляється, містить ротор із закріпленим на ньому постійним магнітом, статор із закріпленим на ньому п'єзоелементом із двома електродами, підключеним до підсилювача електричних коливань та лічильника імпульсів, причому на п'єзоелементі закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу, яка обернена до магніту ротора. П'єзомагнітний тахометр, що заявляється, відрізняється тим, що п'єзоелемент виконаний у вигляді кільця, поляризованого по товщині, а сигнальні електроди нанесені на циліндричні поверхні п'єзоелемента. Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату. Технічним результатом винаходу є підви щення точності вимірювання. Винахід пояснюється кресленнями, де: на фіг.1 - показане аксонометричне зображення п'єзомагнітного тахометра, що заявляється; на фіг.2 - показана імпульсна характеристика п'єзоелемента тахометра, що заявляється; на фіг.3 - показана імпульсна характеристика п'єзоелемента за схемою прототипу. П’єзомагнітний тахометр містить ротор 1 із закріпленим на ньому постійним магнітом 2, статор (на фіг. не показаний) із закріпленим на ньому п'єзоелементом 3 у вигляді кільця, поляризованого по товщині, із двома сигнальними електродами 4 та 5, які нанесені на циліндричні поверхні п'єзоелемента 3 та підключені до підсилювача електричних коливань 6 та лічильника імпульсів 7. На п'єзоелементі 3 закріплена пластина з магнітопровідного матеріалу 8, яка обернена до магніту 2. П'єзомагнітний тахометр працює таким чином. При обертанні ротора 1 постійний магніт 2 при кожному оберті ротора проходить поблизу нерухомо встановленої на деякій відстані пластини з магнітопровідного матеріалу 8. При цьому магнітні сили взаємодії притягують (відшто вхують) пластину 8 до магніту 2. Ця взаємодія передається п'єзоелементу 3 та викликає розтяг (стиснення) пластини і, через прямий п'єзоефект, призводить до появи напруги на сигнальних електродах 4 та 5. П'єзоелемент є коливальною ланкою, і імпульсний вплив на нього призводить до затухаючого коливального процесу (фіг.3). Наявність коливального процесу може привести до помилкового спрацювання лічильника, що знижує точність вимірювання. Розташування сигнальних електродів на п'єзоелементі таким чином, як це показано на фіг.1, приводить до того, що вектор напруженості електричного поля вихідного сигналу створює з вектором поляризації Р кут a = 90° . Це, як показали експерименти, приводить до збільшення власного опору п'єзоелемента перетворювача (внутрішнього тертя), за рахунок чого п'єзоелемент перетворюється в аперіодичний ланцюг. В результаті цього коливальний процес зменшується (фіг.2) Це приводить до підвищення точності вимірювання числа обертів. Приклад конкретного застосування. Був вигото влений п'єзомагнітний тахометр, в якому використовувалися дві магнітні пластини із самарійкобальту, а також п'єзоелемент у вигляді кільця з зовнішнім діаметром 30, внутрішнім 10 та товщиною 5 мм із п'єзокераміки ЦТС-19, поляризованої по товщині. Електроди були нанесені на циліндричні поверхні п'єзоелемента, як це показано на фіг.1. Імпульсна характеристика знімалася осцилографом С1-55. Фотографування характеристик здійснювалося цифровою фотокамерою Canon Power Shot G2. З фіг.2 і фіг.3 видно, що в п'єзоелементі за схемою прототипу існує коливальний процес (фіг.3). У пристрої, що заявляється, перехідний процес суттєво зменшений (фіг.2), що говорить про зменшення помилкових спрацювань лічильника, а отже, про підвищення точності вимірювання. Зокрема, для прототипу похибка вимірювання складала 8,2%, а для пристрою, що заявляється - 0,4%.