Сейсмічний датчик вібрацій

Реферат: Сейсмічний датчик вібрацій складається з корпусу, в якому інерційна маса закріплена на пружині та з'єднана з пружним елементом, на якому розміщені тензорезистори, сполучені у вимірювальну схему. Тензорезистори виконані на основі ниткоподібних кристалів кремнію з кристалографічною орієнтацією. UA 111724 U (54) СЕЙСМІЧНИЙ ДАТЧИК ВІБРАЦІЙ UA 111724 U UA 111724 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки та може бути застосована для розробки та виготовлення малоінерційних, високочутливих до прискорення і переміщень швидкодіючих приладів, які є дієздатними в умовах сильних магнітних полів і радіації та використовуються у різних галузях науки і техніки для вимірювання сейсмічних коливань. Відомий датчик вібрацій, що містить постійний циліндричний магніт, котушку та два додаткові циліндричні постійні магнітів, які направлені протилежними полюсами на полюси основного постійного циліндричного магніту [М.Ф. Смирний. Датчик вібрацій. Патент № 82633 від 12.08.2013, G01G 9/00, від 18.03.2013. Бюл. № 15 від 12.08.2013]. Однак цей датчик вібрацій має котушку та магніт, що не дозволяє його використання в магнітних полях, звужуючи сферу застосування датчика. Відомий сейсмодатчик, що містить об'єм з двома платиновими контактами, заповнений електролітом, який є дієздатний в магнітних полях до 6 Тл. Принцип дії цього сейсмодатчика заснований на явищі молекулярно-електронного переносу в провідній робочій рідині. Однак сейсмодатчик має обмежені робочі діапазони температур і магнітних полів [Агафонов В.М., Егоров И.В., Шабалина И. С, Принципы работы и технические характеристики малогабаритного молекулярно-электронного сейсмодатчика с отрицательной обратной связью // Сейсмические приборы. - 2013. -Т.49(1).-С. 5-18.]. Найбільш близьким аналогом є датчик вібрацій, який складається з корпусу, в якому інерційна маса закріплена на пружині та з'єднана з пружним елементом, на якому закріплені тензорезистори, сполучені у вимірювальну схему [Глаговский Б.А., Пивен И.Д. Электротензометры сопротивления, М. - Л., издательство "Энергия". С. 34-38., 1964, 72 с.]. Однак даний датчик вібрацій має низьку чутливість до вимірюваного параметру за рахунок малого коефіцієнту тензочутливості фольгових тензорезисторвів та не може працювати в сильних магнітних полях. В основу корисної моделі поставлено задачу створення сейсмічного датчика вібрацій на основі ниткоподібних кристалів (НК) кремнію, що дозволило б підвищити чутливість та розширити робочий діапазон магнітних полів. Поставлена задача вирішується тим, що сейсмічний датчик вібрацій, який складається з корпусу, в якому інерційна маса закріплена на пружині та з'єднана з пружним елементом, на якому розміщені тензорезистори, сполучені у вимірювальну схему, згідно з корисною моделлю, тензорезистори виконані на основі ниткоподібних кристалів кремнію з кристалографічною орієнтацією [111]. Чотири тензорезистори, виконані на основі НК кремнію р-типу провідності, леговані бором, -3 до концентрацій 1 × 10 см , два з яких зазнають деформації стиску, а два - розтягу, з'єднані у вимірювальну схему, що приводить до підвищення чутливості сейсмічного датчика вібрацій до вимірюваного параметру та розширення робочого діапазону магнітних полів до 14 Тл. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 зображено сейсмічний датчик вібрацій, а на Фіг. 2 - залежність відносної зміни опору від деформації для тензорезисторів на 18 -3 основі НК кремнію з концентрацією бору 1 × 10 см за різних температур, де 1 - корпус; 2 пружина; 3 - інерційна маса; 4 - пружний елемент; 5-8 - тензорезистори, 9 – t1=-60 °C; 10-t2=0 °C; 11-t3=+20 °C; 12-t4=+100 °C. Сейсмічний датчик вібрацій (Фіг. 1) складається з корпусу 1, в якому інерційна маса 2, закріплена на пружині 3 і з'єднана з пружним елементом 4 на якому розміщені тензорезистори 5-8, сполучені у вимірювальну схему. Тензорезистори 5-8 мають істотну зміну опору від деформації (Фіг. 2) в інтервалі температур t = - 60 - +100 °C. Сейсмічний датчик вібрацій працює наступним чином. Під дією прискорення інерційна маса 2, що закріплена через пружину 3 до корпусу 1, зміщується, що приводить до деформації пружного елементу 4, на якому розміщені тензорезистори 5-8, з'єднані у вимірювальну схему, таким чином, що тензорезистори 5, 6 відчувають деформацію стиску, а тензорезистори 7, 8 розтягу, яку перетворюють у відповідний вихідний сигнал. Використання чотирьох тензорезисторів 5-8 на основі НК кремнію р-типу провідності, -3 легованих бором, до концентрацій 1 × 10 см , які зазнають як деформації стиску тензорезистори 5, 6, так і розтягу тензорезистори 7, 8, коефіцієнт тензочутливості яких за температур t = -60 - +100 °C досягає 120, дозволяє суттєво підвищити чутливість сейсмічного -5 -3 датчика вібрацій у діапазоні деформацій 10 -10 відн.од., а слабка залежність відносної зміни опору тензорезисторів від магнітного поля дозволяє працювати в умовах сильних магнітних полів у інтервалі 0-14 Тл. 1 UA 111724 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Сейсмічний датчик вібрацій, який складається з корпусу, в якому інерційна маса закріплена на пружині та з'єднана з пружним елементом, на якому розміщені тензорезистори, сполучені у вимірювальну схему, який відрізняється тим, що тензорезистори виконані на основі ниткоподібних кристалів кремнію з кристалографічною орієнтацією. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2