Устройство для измерения пьезомодуля Советский патент 1987 года по МПК G01R29/22 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения в статическом и квазистатическом режимах пьезомодуля d. . пьезоэлементов малой толщины и имеющих неровную поверхность.

Цель изобретения - повышение точности измерений пьезомодуля тонких пьезоэлементов и пьезоэлементов с неровными поверхностями.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - график зависимости величины пьезомодуля d от толщины пьезоэлемента.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 механической силы F, воздействующий через прокладки 2 на исследуемый пьезоэлемент 3, измеритель 4 заряда, соединенный с компенсаторами 5 поверхностных неровностей. Прокладки 2 выполнены в виде электропроводящего пакета эластично связанных между собой металлических стержней 6, установленных вдоль механической силы F.

Устройство работает следующим образом.

Сжимающее напряжение от источника 1 механической силы передается на исследуемый пьезоэлемент 3 через компенсаторы 5 поверхностных неровностей и прокладки 2. На пьезоэлементе возникает электрический заряд, который подводится к измерителю 4 заряда Металличе ские стержни 6, связанные между собой эластично, имеют свободу для продольных перемещершй. Поэтому поверхности прокладок принимают форму поверхности пьезоэлемента. Усилие от источника 1 передается на металлические стержни через эластичный компенсатор 5. При этом распределение нагрузки получается практически равномерное на все стержни, а следовательно, на всей поверхности пьезоэлемента. Благодаря эластичной связи стержней 6 между собой последние не препятствуют поперечной деформации поверхности исследуемого пьезоэлемента под действием продольной силы. Жесткость стержней 6 в поперечном направлении много меньше их жесткости в продольном направлении, поэтому пьезоэлемент испытывает только одноосное сжатие независимо от своей . В случае измерений продольного пьезомодуля токосъемами служат металлические стержни 6. При

этом заряд с поверхности пьезоэлемента через металлические стержни снимается компенсатором 5 и передается На вход измерителя 4 заряда.

При измерении поперечного пьезомодуля электрический заряд, возникший на электродах, расположенных на поверхностях пьезоэлемента, перпендикулярных напряжению действия силы, передается на измеритель заряда непосредственно через проводники, подключенные к этим электродам. При использовании измерителя заряда устройство позволяет измерять пьезомо- дули d и dj . Если в устройстве вместо измерителя заряда использовать вольтметр с высоким входным сопротивлением и измерять напряжение

холостого хода, это дает возможность измерения пьезоконстант g и g, .

Для испытаний изготовлен .образец устройства, в котором в качестве источника механической силы используют

электромагнитный вибратор частотой вибрации 70 Гц. Амплитуда переменного усилия 10 Н. Статическое поджатие осуществляют рычажным механизмом усилием 85 Н. В качестве измерительного

прибора используют вольтметр В6-9 с подключенным параллельно входу конденсатором емкостью 0,1 мкФ, т.е. вольтметр используют в режиме измерителя заряда. Компенсаторы 5 выполнены из электропроводящей резины РЭ-1 толщиной 2 мм и используются для токосъема. Прокладки 2 изготовлены из стальных стержней диаметром 0,3 мм и длинной 7 мм. Эластичная

связь стержней создается в результате высыхания резинового клея, в который предварительно погружают стальные стержни. В качестве испытуемого объекта выбиршот пьезоэлементы из

сегнетокерамики, которые имеют диаметр 10 мм и толщину 0,5;1;2 и 4 мм.

Из Данных измерений пьезомодуля d с компенсаторами 5 поверхностных

неровностей и без него (фиг.2, кривые 1 и 2 соответственно) следует, что зависмость величины d от толщины пьезоэлемента с компенсаторами 5 (кривая 1) имеет при толщине пьезоэлемента 0,5 незначительное снижение пьезомодуля d от значений пьезомодуля толстых пьезоэлементов, в то же время зависимость величины d без компенсатора 5 (кривая 2)

31339457

значительное отклонение от пьезомоду ля толстых пьезоэлементов.

Формула изобретения

Устройство для измерения пьезомо- дуля, содержащее источник механической силы, прокладки, внутренние поверхности которых механически контактируют с соответствующими поверхнос-fO риала, а упомянутые прокладки выпол- тями исследуемого пьезоэлемента, и нены в виде электропроводящего паке- измеритель заряда, входы которого та эластично связанных между собой соединены с соответствующими токо- металлических стержней, установлен- съемами прокладок, отличаю- ных вдоль действия механической силы.

и; е е с я тем, что,с целью повышения точности измерений тонких пьезоэлементов и пьезоэлементов с неровными поверхностями, между торцовыми поверхностями источника механической силы и внешними поверхностями соответствующих прокладок установлены компенсаторы поверхностных неровностей, выполненные из эластичного мате

Изобретение относится к технике измерений. Устройство для измерения пьезомодуля содержит источник 1 механической силы F, воздействующий через прокладки 2 на исследуемый пьезоэлемент 3, измеритель 4 аряда, компенсатор 5 поверхностных неровностей. Прокладки 2 выполнены в биде электропроводящего пакета эластично связанных между собой металлических стержней 6, установленных вдоЛь действия механической силы F. Изобретение повышает точность измерений пьезомодуля тонких пьезоэлементов и пьезоэлёментов с неровными поверхностями. 2 ил. сл со со со 4 сл Фиг.1

lv

г

f

§

Ч| «$

1

/ г 3

Толщина пьезозлемента, мм Фиг,. 1

Редактор Н.Рогулич

Составитель А.Муранов

Техред Л.ОлийныкКорректор А.Зимокосов

Заказ 4215/34 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4