Пьезоэлектрический преобразователь

Авторы патента:

Симчук Александр Анатольевич (RU)

Кирпичев Александр Александрович (RU)

Цыплёнков Андрей Николаевич (RU)

Редюшев Андрей Андреевич (RU)

G01P15/09 - с помощью пьезоэлектрического датчика

G01H1/08 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний (генерирование механических колебаний без измерений B06B,G10K; определение местоположения, направления или измерение скорости объекта G01C,G01S; измерение медленно меняющегося давления жидкости G01L 7/00; измерение дисбаланса G01M 1/14; определение свойств материалов с помощью звуковых или ультразвуковых колебаний, пропускаемых через эти материалы G01N; системы с использованием отражения или переизлучения акустических волн, например формирование акустических изображений G01S 15/00; сейсмология, сейсмическая разведка, акустическая разведка G01V 1/00; акустооптические устройства как таковые G02F; получение

Владельцы патента RU 2671290:

ООО "ГлобалТест" (RU)

Изобретение относится к области метрологии, в частности к пьезотехнике. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезоэлектрического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя. При этом в схему введен электронный ключ, первый выход которого соединен с входом предусилителя, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента. Технический результат - расширение диапазона измерения амплитуды измеряемого ускорения. 1 ил.

Изобретение относится к области пьезотехники и может быть использовано для измерения параметров вибрации и удара, а также в смежных областях науки и техники в качестве датчика динамического давления и датчика силы.

Известен пьезоэлектрический преобразователь АР 2098 (см. Каталог фирмы ООО «ГлобалТест», 2017 г., стр. 59), состоящий из пьезокерамического элемента, закрепленного внутри корпуса, и предусилителя. Вышеуказанное устройство является наиболее близким по заявляемой сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанного устройства являются ограниченный диапазон измерения амплитуды измеряемого ускорения.

Решаемой технической задачей заявляемого изобретения является расширение области применения.

Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является расширение диапазона измерения амплитуды измеряемого ускорения за счет возможности уменьшения коэффициента преобразования при подключении к выходу пьезоэлектрического преобразователя внешнего усилителя.

Для достижения технического результата в пьезоэлектрическом преобразователе, состоящем из пьезокерамического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя, новым является то, что введен электронный ключ, первый выход которого соединен с входом предусилителя, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет расширить область применения путем расширения диапазона измерения амплитуды измеряемого ускорения.

На фигуре приведена структурная схема заявляемого устройства.

Пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезоэлектрического элемента 1, закрепленного внутри корпуса 2, один вывод которого заземлен, предусилителя 3, электронного ключа 4, первый выход которого соединен с входом предусилителя 3, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя 3, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа 4, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента 1.

Устройство работает следующим образом.

При подключении пьезоэлектрического преобразователя к внешнему усилителю с зарядовым входом, он работает как вибропреобразователь с зарядовым выходом. Сигнал с пьезоэлемента 1 через электронный ключ 4 поступает на вход усилителя заряда, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное изменению заряда на пьезоэлементе 1. При подключении пьезоэлектрического преобразователя к внешнему усилителю с входом стандарта IEPE, он работает как вибропреобразователь со встроенной электроникой. Сигнал с пьезоэлемента 1 через электронный ключ 4 поступает на предусилитель 3, который работает по стандарту IEPE. На выходе предусилителя 3 формируется напряжение, пропорциональное изменению заряда на пьезоэлементе 1. Электронный ключ 4 переключается напряжением смещения, которым питается предусилитель 3 при подключении пьезоэлектрического преобразователя ко входу устройства стандарта IEPE.

Устройство опробовано на предприятии ООО «ГлобалТест». Был разработан макетный образец вибропреобразователя в металлическом корпусе, габаритные размеры которого составили d=19 мм, h=31,5 мм. Коэффициент преобразования в зарядовом режиме 20 пКл/g, в режиме стандарта IEPE - 20 мВ/g. Максимальное значение амплитуды измеряемого ускорения в режиме стандарта IEPE составило 250g, в зарядовом режиме - 5000g.

Пьезоэлектрический преобразователь, состоящий из пьезоэлектрического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя, отличающийся тем, что введен электронный ключ, первый выход которого соединен с входом предусилителя, а второй выход является выходом устройства и соединен с выходом предусилителя, общий вывод которого заземлен, при этом выход устройства соединен с управляющим выводом электронного ключа, вход которого соединен с другим выводом пьезоэлемента.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для восстановления эксплуатационной работоспособности пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации с возможно возникшей неисправностью одного из его измерительных каналов.

Сейсмический датчик // 2663091

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсмической съемки. Описано устройство для сейсмической съемки, содержащее корпус, ускоряемую массу, по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения ускоряемой массы относительно корпуса, электронную схему, соединенную с упомянутым по меньшей мере одним датчиком и выполненную с возможностью получения и обработки выходного сигнала этого датчика, и источник питания, выполненный с возможностью подачи электрической энергии в электронную схему и представляющий собой составную часть ускоряемой массы.

Сейсмический датчик // 2663091

Способ и устройство для контроля вибрации (варианты) // 2658568

Изобретение относится к метрологии. Способ контроля вибрации многокомпонентным датчиком содержит этапы, на которых выходные сигналы сенсора пропускают через согласующие усилители и получают на их выходах вектор сигналов, который умножают на матрицу корректирующих коэффициентов, элементы которой равны элементам матрицы, обратной матрице коэффициентов чувствительности многокомпонентного датчика, получаемый вектор используют для измерения ортогональных составляющих вибрации в виде оценок уровня, а результаты измерения выводят на блок регистрации.

Микроэлектромеханический первичный преобразователь ускорения // 2657351

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерений механической силы и связанных с ней величин: момента силы, давления, массы, деформаций, линейных и угловых ускорений.

Фотоэлектрический датчик ускорений // 2654977

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для изготовления датчиков, работающих на принципе перемещения инерционной массы при изменении величины ускорения перемещающихся объектов.

Датчик линейных ускорений // 2650715

Изобретение относится к области измерительной техники для измерений линейного ускорения. Датчик линейных ускорений содержит основание, рамочный корпус, внутри которого размещены инерционный груз, соединенный через упругий подвес с рамочным корпусом, балочный резонатор, соединенный с одной стороны с инерционным грузом, а с другой стороны с рамочным корпусом, систему возбуждения и съема сигнала, состоящую из электромагнитов возбуждения и съема колебаний и расположенную на основании.

Датчик с подвижным чувствительным элементом, работающим в смешанном вибрирующем и маятниковом режиме, и способы управления таким датчиком // 2632264

Группа изобретений относится к датчику, используемому для обнаружения ускорения, давления или, в целом, любой физической величины, изменение которой может привести к перемещению подвижного тела относительно корпуса.

Линейный микроакселерометр // 2629654

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах ориентации и навигации. Линейный микроакселерометр содержит основание, рамку с инерционной массой, закрепленной на упругих подвесах, датчик положения, источник напряжения, четыре компаратора, два усилителя тока, ключ, электромагнитный силовой привод, состоящий из 2N катушек, размещенных на 2N магнитопроводящих сердечниках, которые размещены с противоположных сторон рамки по N с каждой стороны, а на поверхности инерционной массы с каждой стороны расположены магнитопроводы, замыкающие магнитные потоки катушек, причем входы катушек подключены к выходу ключа, входы которого через компараторы подключены к датчику положения, который выполнен оптическим и состоит из излучателя, подключенного к источнику напряжения, и двух фотоприемников, при этом между излучателем и фотоприемниками расположены четыре оптических кабеля, а инерционная масса выполнена в виде маятника с возможностью совершения крутильных колебаний на упругих подвесах вокруг одной оси и содержит две заслонки, установленные с возможностью перекрытия светового потока между излучателем и фотоприемниками, размещенными на основании.

Пьезоэлектрический акселерометр // 2627571

Изобретение относится к датчикам для измерения вибрационных и ударных ускорений сложных технических объектов, работающих в условиях экстремальных механических перегрузок.

Способ контроля качества монтажа защитного заграждения при установке его на опорах // 2666168

Изобретение относится к методам и средствам диагностики состояния упругости защитных заграждений, в частности используемых в качестве физического препятствия для защиты от несанкционированного проникновения на территорию охраняемого объекта.

Узел газотурбинного двигателя для измерения вибраций, действующих на лопатку во время ее вращения // 2661990

Группа изобретений относится к области вращающихся лопаток, в частности к области характеризации вибраций, действию которых подвергаются такие лопатки, когда они находятся во вращении.

Способ контроля ресурса электрической изоляции трансформатора // 2649646

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Система детектирования вибрации в термокармане // 2640897

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. Система датчиков содержит технологический измерительный преобразователь, вибродатчик без внешнего питания и технологический трансмиттер.

Способ определения добротности механической колебательной системы // 2624411

Изобретение относится к метрологии, в частности, к способам измерения добротности механической колебательной системы. Способ определения добротности механической колебательной системы, снабженной датчиком положения, заключается в том, что экспериментально определяют частоту собственных колебаний механической колебательной системы ω0 из условия сдвига фазы между вынуждающей силой и выходным сигналом датчика положения, равного π/2, экспериментально устанавливают частоту ω1 вынуждающей силы из условия сдвига фазы между вынуждающей силой и выходным сигналом датчика положения, равного π/2+ϕ1, при этом модуль фазового сдвига |ϕ1|<π/2, и добротность Q механической колебательной системы определяют по известной формуле, учитывающей тангенс сдвига фаз, частоту собственных колебаний механической системы, частоту вынуждающей силы.

Способ калибровки преобразователей переменной силы // 2613583

Предложен способ измерения силы, приложенной к преобразователю переменной силы, для его последующей калибровки. При этом переменная сила, возбужденная возбудителем переменной силы 8, преобразовывается посредством упругого элемента 4 в упругую деформацию, которая измеряется при помощи лазерного интерферометра 1.

Система сбора вибрационного сигнала поворотного двигателя // 2611558

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам вибрационной диагностики двигателей. Устройство содержит датчики вибрации и скорости вращения вала двигателя, cхему приема вибрационного сигнала и величины скорости вращения.

Устройство и система контроля параметров состояния оборудования // 2608790

Многофункциональное устройство для контроля параметров состояния оборудования содержит корпус, органы взаимодействия, управляющий процессор, разъем питания, соединенный с аккумулятором, RFID считыватель, Bluetooth модуль, тепловизор, соединенный с видеокамерой, и виброметр.

Способ обнаружения предшествующего признака и устройство обнаружения предшествующего признака скачкообразного движения и способ волочения в холодном состоянии трубы или трубки с применением способа обнаружения предшествующего признака // 2603398

Изобретение относится к области волочения трубы в холодном состоянии. Технический результат - повышение качества трубы.

Устройство и способ измерения времени прохождения вершин лопаток в турбомашине // 2593427

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам контроля лопаток турбин компрессора. Устройство содержит емкостный датчик, установленный на корпусе перпендикулярно к траектории прохождения вершин лопаток подвижного рабочего колеса.

Узел турбомашины для измерения вибраций, действующих на лопатку во время вращения // 2671924

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству контроля вибраций узла турбомашины. Машина содержит корпус и подвижное рабочее колесо, вращающееся в корпусе. Рабочее колесо содержит по меньшей мере одну лопатку, конец которой обращен к корпусу. Конец содержит магнит, а корпус содержит первый и второй электрические проводники, выполненные, каждый, с возможностью создавать между своими контактными выводами электрическое напряжение, индуцируемое магнитом конца, обращенного к корпусу, и характеризующее вибрации, действующие на конец лопатки во время приведения во вращение рабочего колеса. Первый электрический проводник содержит первую центральную часть, проходящую вокруг оси вращения рабочего колеса и содержащую два находящихся друг напротив друга конца, и второй электрический проводник содержит вторую центральную часть, проходящую через пространство между двумя концами первой центральной части. Технический результат – упрощение измерений. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.