ДАТЧИК УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1998 года по МПК G01L11/00 G01L11/06 

Предполагаемое изобретение относится к электронно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров упругих колебаний в твердых, жидких и газообразных средах в диапазоне частот не выше частоты собственных колебаний пьезополимерной пленки, и может быть использовано в качестве датчика упругих колебаний в различной контрольно-измерительной аппаратуре.

Аналогом предполагаемого изобретения может быть принят пьезоприемник [1] и пьезоэлектрический микрофон [2]. Пьезоприемник состоит из пьезоэлемента, закрепленного через герметизирующую втулку в упругом диэлектрическом стакане, размещенном в патрубке и, имеющем отверстия для вывода проводов и цилиндрического корпуса из компаунда. Он обладает следующими недостатками: высокая неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ); узкий диапазон рабочих частот, который ограничивается частотой собственных колебаний пьезокерамического элемента (4,5-8 кГц).

Пьезоэлектрический микрофон состоит из корпуса, диафрагмы, стержня и пьезокерамического элемента. Он обладает следующими недостатками: высокая неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), узкий диапазон рабочих частот.

Прототипом предполагаемого изобретения являются пьезоэлектрические преобразователи, выполненные в виде пьезополимерной пленки с металлизированным покрытием, закрепленной в обойме, состоящей из верхнего и нижнего колец [3,4] . Недостаток их заключается в том, что они обладают неравномерной амплитудно-частотной характеристикой регистрируемых упругих колебаний.

Задачей предполагаемого изобретения является создание датчика со сниженной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики регистрируемых упругих колебаний. Задача решается тем, что корпус, кольца, диафрагмы и стержень датчика выполнены из высокоуглеродистых полимерных материалов, частота собственных колебаний которых на порядок превышает частоту собственных колебаний регистрирующего элемента - пьезополимерной пленки.

Датчик поясняется чертежом, где: регистрирующий элемент в виде пьезополимерной пленки 1, кольца 2, стержень 3, диафрагма 4, корпус 5, герметизирующая втулка 6, токосъемники 7, электрический кабель 8, гайка 9.

Пьезополимерная пленка 1, имеющая двустороннее металлизированное покрытие, жестко закреплена в обойме, состоящей из колец 2. Кольца имеют пазы для установки токосъемников 7 с электрическим кабелем 8. Передача механических колебаний от диафрагмы 4 к пьезополимерной пленке 1 осуществляется через стержень 3. Обойма с диафрагмой крепятся в корпусе 5. Для герметизации датчика и крепления электрического кабеля используется резиновая втулка 6, которая зажимается в корпусе гайкой 9. Корпус, обойма, диафрагма и стержень выполнены из материала с частотой собственных колебаний, на порядок превышающей частоту собственных колебаний пьезополимерной пленки 1, т.е. из высокоуглеродистого полимерного материала, например - из органического стекла.

Упругие колебания, воспринимаемые диафрагмой 4, через стержень 3 передаются на пьезополимерный тонкопленочный регистрирующий элемент 1, в котором в результате механического воздействия упругих колебаний проявляется пьезоэлектрический эффект. Полученный электрический сигнал, пропорциональный упругим колебаниям, через токосъемники поступает по электрическому кабелю на усилитель для усиления и дальнейшей обработки результатов. Датчик может быть использован как часть измерительного тракта при регистрации упругих колебаний.

Литература, принятая во внимание
1. Патент РФ N 2010203, кл. G 01 L 11/00, 1994.

2. Сидоров И.Н., Дмитров А.А., Микрофоны и телефоны: Справочник. - М.: Радио и связь, 1993, с. 9.

3. Патент ФРГ N 2914608, кл. H 04 R 17/00, 1983.

4. Патент Франции N 2464005, кл. H 04 R 31/00, 1981.

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров упругих колебаний в твердых, жидких и газообразных средах в диапазоне частот не выше частоты собственных колебаний пьезополимерной пленки, и может быть использовано в качестве датчика упругих колебаний в различной контрольно-измерительной аппаратуре. Датчик характеризуется тем, что пьезоэлемент выполнен из пьезополимерной пленки с двусторонним металлизированным покрытием, жестко закрепленной в обойме, состоящей из двух колец, причем корпус, кольца, диафрагма и стержень выполнены из материала с частотой собственных колебаний, на порядок превышающий частоту собственных колебаний пьезопленки. Благодаря такому выполнению датчика можно добится адекватности выходного электрического сигнала с датчика упругим колебаниям, приходящим на него, и расширить диапазон регистрируемых частот. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Датчик упругих колебаний, включающий размещенные в корпусе регистрирующий элемент в виде пьезополимерной пленки, стержень, герметизирующую втулку, диафрагму и кольца, отличающийся тем, что корпус, кольца, диафрагма и стержень датчика выполнены из материала с частотой собственных колебаний, на порядок превышающей частоту собственных колебаний регистрирующего элемента - пьезополимерной пленки. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус, кольца, диафрагма и стержень выполнены из высокоуглеродистых полимерных материалов.