Ультразвуковой пьезоэлектрический датчик усилий

 

„,>951754

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к=авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.11.80 (21) 3003073/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Н 04 R 17/00

G 01 L 1/16

Гвеударстееннмй кемнтет (53) УДК 534.232 (088.8) Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15.08.82

IIo делам нзоеретеннй н еткрмтнй

В. М. Шарапов, E. Г. Шелестовский, И. Г. Минов, Б. С. Якунин и А. Т. Холоевский

1 к

Черкасский филиал Киевского ордена Ленина политехнического института им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) У,ЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭ,Л ЕКТРИЧЕСКИЙ,ДАТЧИК

УСИЛИЙ

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и лабораторной практике.

Известен ультразвуковой пьезоэлектрический датчик, содержащий пьезоэлемент с двумя системами электродов, генератор электрических колебаний, измерительный прибор, кольцевую опору !(1).

Недостатком этого устройства является сравнительно невысокая чувствительность.

Известно также устройство, содержащее пьезоэлемент с двумя системами электродов, генератор, измерительный прибор, держатели для передачи усилия к пьезоэлементу (2).

Недостатком этого устройства является также сравнительно невысокая чувствительность.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения механических давлений, содержащее пьезоэлемент с электродами и накладками, подключенный к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор (3).

Недостатком этого устройства также является невысокая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Эта цель достигается тем, что пьезоэлемент ультразвукового пьезоэлектрического датчика усилий выполнен ступенчато-цилиндрическим со ступенями одинаковой высоты, электроды установлены на торцах цилиндра и ступени, при этом электррды на торце цилиндра большего диаметра и ступени подсоединены к генератору электрических колео банни

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит пьезоэлемент 1, генератор электрических колебаний 2, накладки 3 для передачи усилия к пьезоэлементу. Пьезоэлемент датчика имеет электрод на ступени 4, а также электроды на торце большего 5 и меньшего диаметра 6, которые подключены, например, к измерительному прибору 7.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала с генератора 2 на электроды на ступени и торце 5 пьезоэлемента 1 последний совершает резонансные механические колебания в диапазоне ультразвуковых частот

951754

Формула изобретения

Составитель В. Кудрявцев

Редактор С. Тимохина Техред А. Бойкас Корректор А. Гриценко

Заказ 5717/78 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Размеры пьезоэлемента выбраны таким образом, чтобы в нем возбуждались продольные (вдоль оси) колебания.

При воздействии усилия F через накладки 3, которые в принципе могут быть выполнены в самом различном конструктивном исполнении, амплитуда колебаний пьезоэлемента уменьшается, что приводит к уменьшению выходного сигнала пьезоэлемента, контролируемого измерительным прибором 7, который подключается к электродам на торцах5и6.

При этом, чем больше амплитуда колебаний пьезоэлемента (при прочих равных условиях), тем выше чувствительность датчика.

В устройстве увеличение амплитуды колебаний и чувствительности достигается за счет особой конструкции самого пьезоэлемента.

При подаче сигнала с генератора определенной величине возбуждающего напряжения соответствует некоторая величина амплитуды колебаний той части . пьезоэлемента, которая выполнена в виде цилиндра большего диаметра. Амплитуда же колебаний торца 6 пьезоэлемента (меньшего диаметра) оказывается во много раз (D /d, где D u d — диаметры ступеней пьезоэлемента) больше колебаний ступени большего диаметра.

Напряжение, соответствующее этой амплитуде колебаний, снимается с электрода на меньшем основании. При этом тому же

4 значению измеряемой величины соответствует значительно большее изменение напряжения, т. е. увеличение чувствительности.

При прочих равных условиях чувствительность датчика пропорциональна D /d и .

5 растет с увеличением этого отношения.

Таким образом, предлагаемый ультразвуковой пьезоэлектрический датчик усилий обеспечивает повышение чувствительности.

Ультразвуковой пьезоэлектрический датчик усилий, содержащий пьезоэлемент с электродами и накладками, подключенный к генератору электрических колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, пьезоэлемент выполнен ступенчато-цилиндрическим со ступенями одинаковой высоты, электроды установлены

20 на торцах цилиндра и ступени, при этом электроды на торце цилиндра большего диаметра и ступени подсоединены к генератору электрических колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 501305. кл. G 01 1 1/16. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 501306, кл. G 01 1 1/16, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР № 315963, кл. G 01 1 1/16, 1971 (прототип).