Способ контроля пьезоэлемента

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано преимущественно при производстве приборов точной механики. Цель изобретения - повышение точности контроля путем увеличения достоверности результатов за счет исключения влияния демпфирования и жесткости пьезоэлемента - достигается тем, что в известном способе дополнительно прикладывают переменную внешнюю силу, изменяя частоту этой силы, находят резонансную частоту , определяют на этой частоте амплитуду колебаний пьезоэлемента и по значению отношения двух измеренных амплитуд колебания пьезоэлемента оценивают его качество . Устройство, реализующее данный способ, содержит пьезоэлемент 1, фиксатор 2, закрепленный на подвижной части 3 вибростенда 5 с вибродатчиком 4. шарик 6, вольтметр 7, коммутатор 8, генератор 9 звуковой частоты и частотомер 10. 3 ил. / Ј О ел ю ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4451288/21 (22) 05,07.88 (46) 07.06.91. Бюл, Рв 21 (72) Г.И. Морозова, И.А. Баранов и В.И. Чекалин (53) 621.317.3(088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. — Справочник./Под ред. В;В. Клюева, М., 1986, с. 206. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано преимущественно при производстве приборов точной механики. Цель изобретения — повышение точности контроля путем увеличения

„„5U„„1654729 А1 достоверности результатов за счет исключения влияния демпфирования и жесткости пьезоэлемента — достигается тем, что в известном способе дополнительно прикладывают переменную внешнюю силу, изменяя частоту этой силы, находят резонансную частоту, определяют на этой частоте амплитуду колебаний пьезоэлемента и по значению отношения двух измеренных амплитуд колебания пьезоэлемента оценивают его качество. Устройство, реализующее данный способ, содержит пьезоэлемент 1, фиксатор

2, закрепленный на подвижной части 3 вибростенда 5 с вибродатчиком 4, шарик 6, вольтметр 7, коммутатор 8, генератор 9 звуковой частоты и частотомер 10. 3 ил.

1654729

Изобретение относится к приборостроению и может быть преимущественно использовано при производстве приборов точной механики.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем увеличения достоверности результатов за счет исключеНия влияния демпфирования и жесткости пьезоэлемента.

На фиг, 1 дана функциональная схема устройства для осуществления способа, на фиг. 2 — модель измерительной колебательной системы; на фиг, 3 — расчетная модель

Измерительной колебательной системы, Способ осуществляют следующим образом.

Фиксируют пьезоэлемент 1 (фиг, 1) по цилиндрической наружной поверхности ко нической поверхностью фиксатора 2, жест, ко закрепленного на подвижной части 3 с вибродатчиком 4 вибростенда 5. Нагружают пьезоэлемент 1 инерционной массой М1 в виде шарика 6. В результате в осевом направлении образуется двухмассовая колебательная система (фиг, 2), состоящая из массы М> и массы М2, включающей массы фиксатора 2, подвижной части 3 вибростенда и вибродатчика 4. Массы IVl1 и Мг соединены упругим элементом в виде пьезоэлемента 1 с жесткостью К1. Масса Мг соединена с корпусом вибростенда 5 пружинами вибростенда с жесткостью Kz. Учитывая, что Мг» М1, расчетную модель колебательной системы можно представить в упрощенном виде (фиг. 3) как одномассовую систему. Резонансная частота f этой системы равна

1M, Соединяют вибродатчик 4 с вольтметром 7, а пьезоэлемент 1 и вибростенд 5 подключают через коммутатор 8 к генератору 9 звуковой частоты и частотомеру 10.

С генератора 9 подают переменное напряжение питания на пьезоэлемент 1, В результате фиксатор 2 с подвижной частью 3 вибростенда и шарик 6 начинают совершать колебания. Плавно изменяя частоту напряжения генератора 9 по максимальному сигналу, на вольтметре 7 определяет наличие оезонанса. При резонансной частоте измеряют амплитуду колебаний Ар с помощью вибродатчика 4 и вольтметра 7, затем коммутатором 8 отключают генератор 9 от пьезоэлемента 1 и подключают его к вибростенду 5. В результате инерционная масса (шарик 6) приложит к центру пьезоэлемента внешнюю силу, изменяющуюся по гармоническому закону, На резонансной частоте f измеряют амплитуду колебаний А с

5 помощью вибродатчика 4 и вольтметра 7 при постоянном значении напряжения с генератора 9, В результате амплитуды Ао и А зависят только от возбуждающей силы. Считая

10 внешнюю силу эталонной, по ее величине можно эталонировать возбуждающую силу пьезоэлемента 1, Отношение амплитуд

К=— о

15 представляет собой коэффициент электромеханической активности пьезоэлемента 1.

Амплитуды Ао и А определяются с уче20 том демпфирования и жесткости пьезоэлемента следующими соотношениями:

Ао—

25 h2 + (K" - Q V ) 2

A.—

Q (-ц )

30 где Fp — электромеханическая активностьпьезоэлемента; F — эквивалентная сила, характеризующая нагружение пьезоэлемента от вибростенда, 35 h — коэффициент демпфирования;

Я- угловая частота.

При использовании известного способа расчет электромеханической активности определяется по амплитуде, но без учета h u

40 К1, что вносит погрешность измерения.

При использовании соотношения амп4p Fp литуд — = — влияние переменных h и К1

А F исключается на результаты контроля, Формула изобретения

Способ контроля пьезоэлемента, заключающийся в том, что нагружают пьезоэлемент инерционной Массой, изменяя частоту напряжения питания постоянной амплитуды, находят резонансную частоту, измеряют амплитуду колебаний пьезоэлемента на этой частоте, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, дополнительно прикладывают переменную внешнюю силу вдоль оси симметрии пьезоэлемента, изменяющуюся по гармоническому закону, изменяя частоту этой силы находят резонансную частоту, определяют на этой частоте амплитуду колеба1654729

Фиг.3

Составитель Л,Сорокина

Техред М.Моргентал . Корректор Э.Лончакова,Редактор М.Бланар

Заказ 1947 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ний пьезоэлемента при отсутствии на нем напряжения питания и по значению отношения двух измеренных амплитуд колебания пьезоэлемента судят о его качестве.