Устройство для измерения величины пъезомодуля керамических элементов Советский патент 1984 года по МПК G01N33/38 G01R29/22 

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство, содержащее генератор сигналов, милливольтметр электронньй частотомер, держатель образца и пассивньй четьфехполюсник t1,

Недостатком этого устройства является большая трудоемкость процесса измерений.

Известно также устройство, содержащее держатель пьезоэлементов, источники переменной и статической сил и измерительный усилитель 2.

Недостатком этого устройства является низкая точность и воспроизводимость.

Цель изобретения - повьшение точности и воспроизводимости измерений .

Поставленная цель достигается .тем, что устройство для измерения величины пьезомодуля керамических элементов, содержащее держатель пьезоэлементов с двумя электродами источники переменной и статической сил и измерительный усилитель, сна жено двумя электропроводящими прокладкамии шарниром, при этом одна из прокладок через шарнир и первый электрод связана электрически с входом измерительного.усилителя , а механически - с источником статической силы, другая прокладка через второй электрод механически связана с источником переменной силы, а электрически - с землей, причем каждая из прокладок имеет диаметр , равньй диаметру пьезоэлемент а толщину h, удовлетворяющую соотношению

h -(- l fil-v i)H-) ..

N2-4tz)(

Е , Е и ), , л)г

- модули Юнга и коэффициенты Пуассона соответственноматериалов держателя и прокладок;

1322312

упругая податливость пьезокерамики в постоянном 5электрическом

поле.

Н от 0,05. до 0,06В, где D - диаметр

пьезоэлемен10та.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства .

Устройство содержит держатель 1, 15 снабженный шарниром 2, прокладки 3 с размещенным между ними измеряемым пьезоэлементом 4, усилитель 5, источники 6 и 7 соответственно переменной и статической сил. 20 Устройство работает следуюощм образом.

Усилитель 5 регистрирует заряд на электродах пьезоэлемента, появляющийся в результате действия пе25 ременной силы Р от источника 6

(электромагнитного вибратора). Статическая сила F от источника 7 обеспечивает передачу на пьезоэлемент переменной силы в режиме как сжатия, 30 так и растяжения. Шарнир 2 способствует равномерному воздействию сил на всю поверхность пьезоэлемента., Пр.окладки из материала с низким модулем Юнга существенно снижают конJ, центрацию механических напряжений на микродефектах его поверхности и одновременно, имея оптимальную толщину, компенсируют эффект бокового зажатия так, что потенци.альные д силы на поверхности пьезоэлемента становятся равными нулю, а в его объеме действуют только механические напряжения,параллельные внешним силам.

45 Таким образом, лишь при определенной толщине прокладок, рассчитанной по формуле, фактические перемещения образца будут совпадать с перемещениями.его в свободном сос5Q тоянии и измеряемьй сигнал будет равен истинному значению пьезомодуля за счет уменьшения бокового зазсатия пьезоэлемента при измерениях, обеспечивая повьшгение точности и ,, воспроизводимости измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИШ ПЬЕЗОМОДУЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 5 содержащее держатель пьёзоэлементов с двумя электродами, источники переменной и статической сил и измерительный усилитель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью првьшенияточности и воспроизводимости измерений, устройство снабжено двумя электропроводящими про.кладками и шарниром, при этом одна из прокладок через шарнир и первый 31лектрод связана электрически с входом измерительного усилителя , а механич|ески - с источником статической силы, другая прокладка через второй электрод механически связана с источником переменной силы, а электрически - с землей, причем каждая из прокладок имеет диаметр , равный диаметру пьезоэлемента, а толщину h, удовлетворяющую соотношению ,.)(i-0.) a-J /EJO-) где Е,, Ej и , 2. модули Юнга икоэффициенты Пуассона соответственно материалов W держателя и прокладок; S,j - упругая податливость пьезокерамики в постоянном электрическом оо ю поле; Н от до 0,06 D, где D диаметр Оэ пьезоэлемента.