ДАТЧИК ДЕТОНАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G01L23/22 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля вибрации двигателя внутреннего сгорания в системах гашения детонации.

Известны датчики детонации [1- 2], содержащие, расположенные в корпусе из пластмассы, основание в виде втулки с фланцем, на котором последовательно снизу вверх установлены пьезоэлемент с токосъемниками, инерционная масса и тарельчатая пружина, поджатая гайкой. На корпусе датчика сформирован электрический соединитель, содержащий два токовывода, соединенные с токосъемниками.

Датчики [1, 2] имеют токосъемники на верхней и нижней плоскости пьезоэлемента, соединенные с токовыводами.

Датчик [1] имеет два изоляционных элемента, изолирующих токосъемники от основания и инерционной массы. Датчик конструктивно прост, но имеет высокую неравномерность АЧХ и чувствительность к помехам механической природы.

Датчик [2] не имеет изоляции от основания, т.е. он не является дифференциальным, имеет более сложный пьезоэлемент, большую инерционную массу, однако он более защищен от помех механической природы.

Известен датчик детонации [3], принятый за прототип, содержащий электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем, установленные в корпусе основание, выполненное в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса, соединенная с одним из токосъемников.

Прототип, имеет токосъемники, объединенные с токовыводами, один на нижней плоскости пьезоэлемента, другой выполнен за одно целое с имеющейся в нем тарельчатой пружиной. Имеется также второй изоляционный элемент, который установлен между тарельчатой пружиной и гайкой. В сочетании со специальной втулкой этот датчик защищен от помех механической природы.

Недостатками прототипа являются электрическая асимметрия конструкции, обусловленная различием паразитных емкостей, создаваемыми изоляционными элементами.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение помехозащищенности датчика от помех электрической и механической природы.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известном датчике детонации, содержащем электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем, установленные в корпусе основание, выполненное в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса, соединенная с одним из токосъемников, пьезоэлемент и инерционная масса выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов, а токосъемники расположены в одной плоскости и электрически соединены с противолежащими секторами инерционной массы, при этом изоляционный элемент, токосъемники, пьезоэлемент и инерционная масса закреплены на втулке с фланцем последовательно с помощью клея, а кольцевые сектора пьезоэлемента расположены так, что направления их векторов поляризации противоположны. При этом кольцевые сектора пьезоэлемента и инерционной массы могут быть выполнены с угловыми размерами в пределах 90-120.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлен общий вид датчика в аксонометрии; на фиг. 2 - две проекции сборки элементов датчика; на фиг. 3 - последовательность сборки основных элементов датчика.

Датчик детонации содержит электроизоляционный корпус 1 (фиг. 1) с двумя токовыводами 2, объединенными электрическим соединителем 3 (фиг.2).

В корпусе 1 соосно закреплены основание 4, выполненное в виде втулки с фланцем, с последовательно установленными на нем изоляционным элементом 5, токосъемниками 6, кольцевым пьезоэлементом 7 и металлической инерционной массой 8.

Кольцевой пьезоэлемент 7 и инерционная масса 8, выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов (фиг.3). Расположение кольцевых секторов пьезоэлемента 7 таково, что направление их векторов поляризации - противоположны. Токосъемники 6 и, лежат в одной плоскости между кольцевыми секторами пьезоэлемента 7 и изоляционным элементом 5. Как следует из формулы изобретения и фиг.3 токосъемники 6 соединены с противолежащими секторами инерционной массы 8.

Все элементы 4 - 8 датчика соединены с помощью клея, выполненного, например, на основе модифицированных эпоксидных олигомеров.

Шунтирующее сопротивление 9 не позволяет скапливаться заряду на пьезоэлементе 7 при термическом или механическом воздействии на датчик, что исключает появление нежелательного высоковольтного разряда.

Датчик детонации работает следующим образом.

Закрепляют датчик на исследуемом изделии. Под действием вибраций на инерционную массу 8 будет воздействовать ускорение, вызывающее сжатие и растяжение пьезоэлемента секторов 7, при этом на их электродах появляются заряды, снимаемые с помощью полукольцевых токосъемников 6, и по токовыводам 2 направляются на обработку и регистрацию.

Подобное исполнение датчика позволяет получить лучшую помехозащищенность без ущерба другим характеристикам, чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации
1. Патент США N 5398540, кл.73-35 (G 01 L 23/22), 1995.

2. Патент США N 4964294, кл.73-35 (G 01 L 23/22), 1990.

3. Патент РФ N 2039355, кл. G 01 P 15/09, 1995 - прототип.

Изобретение предназначено для контроля вибрации двигателя внутреннего сгорания в системах гашения детонации. Датчик содержит электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем. В корпусе размещены основание в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса. Пьезоэлемент и инерционная масса выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов. Токосъемники - в виде полуколец, расположенных в одной плоскости и соединенных с противолежащими секторами инерционной массы. Изоляционный элемент, токосъемники, пьезоэлемент и инерционная масса закреплены последовательно с помощью клея на втулке. Кольцевые сектора пьезоэлемента установлены с возможностью противоположного направления их векторов поляризации. Угловые размеры кольцевых секторов пьезоэлемента могут находиться в пределах 90 - 120^o. Технический результат заключается в повышении помехозащищенности датчика от электрических и механических помех. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Датчик детонации, содержащий электроизоляционный корпус с двумя токовыводами, объединенными электрическим соединителем, установленные в корпусе основание, выполненное в виде втулки с фланцем, изоляционный элемент, два токосъемника, соединенные с токовыводами, пьезоэлемент и металлическая инерционная масса, отличающийся тем, что пьезоэлемент и инерционная масса выполнены в виде двух пар идентичных кольцевых секторов, токосъемники расположены в одной плоскости и электрически соединены с противолежащими секторами инерционной массы, при этом изоляционный элемент, токосъемники, пьезоэлемент и инерционная масса закреплены на втулке с фланцем последовательно с помощью клея, а кольцевые секторы пьезоэлемента расположены так, что направления их векторов поляризации противоположны. 2. Датчик детонации по п.1, отличающийся тем, что кольцевые секторы пьезоэлемента и инерционной массы выполнены с угловыми размерами в пределах 90 - 120^o.