Пьезоэлектрическое устройство для измерения механических величин Советский патент 1988 года по МПК G01L9/08 

оо

со

О5

ел

10

20

25

30

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения силы, давления, ускорения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит пьезоэлектрический преобразователь 1, электрометрический повторитель 2 напряжения с выходными клеммами 3 и входным соединительным кабелем с двойным экраном, внешний экран которого заземлен, а внутренний соединен с выходом повторителя первый 4 и второй 5 ключи, токоограничивающий резистор 6, управляющий генератор 7 с основными выходами 8 и 9 и дополнительным выходом 10. Пьезоэлектрический преобразователь 1 состоит из потенциального электрода 11 и эквипотенциального электрода 12, выполненных на изолирующей пластине 13, :5аземленного электрода 14 и пластины 15 пьезоэле- мента. Первый 4 и второй 5 ключи одними концами соединены в общую точку. Которая через резистор 6 соединена с выходом повторителя 2, другой конец ключа 4 соединен с входом повторителя 2 и с потенциальным электродом 11, другой конец ключа 5 заземлен. Выходы 8 и 9 генератора 7 подключены соответственно к управляющим входам ключей 4 и 5, а выход 10 служит для управления испытательным оборудованием. Выходом устройства являются клеммы 3 повторителя 2.

Пьезоэлектрическое устройство работает следующим образом,

В исходном положении ключи 4 и 5 нормально замкнуты, потенциальный электрод 11 и эквипотенциальный электрод 12 имеют потенциал заземленного дЗ электрода 14. Токоограничивающий резистор 6 ограничивает выходной ток повторителя 2 при нормально замкнутом состоянии ключа 5. Перед началом измерения управляющий генератор 7 вырабатывает сигнал на выходе 8 и ключ 4 переходит в разомкнутое состояние, при этом выходное напряжение повторителя 2 практически не меняется. Затем генератор 7 вырабатывает сигнал на выходе 9 и переходит в ра- зомкнутое состояние ключ 5. После этого генератор 7 на выходе 10 вырабатывает сигнал, поступающий на уп15

35

гп

5

40

10

20

25

30

. ,

дЗ

3796542

равляющий вход испытательного оборудования, включая его на рабочий режим измерения или режим эталонного нагружения при тарировке. При этом на преобразователь 1 воздействует изменяющаяся величина силы (давления), в результате чего на потенциальном электроде 11 преобразователя 1 выра- батьшается электрический заряд. Напряжение на входе повторителя 2, пропорциональное измеряемой величине, отрабатывается на выходе повторителя и поступает на общую точку квючей 4 15 и 5 и эквипотенциальный электрод 12 через резистор 6, благодаря чему на несколько порядков повышается эффективное сопротивление утечки пластины 15 пьезоэлемента по поверхности, что позволяет повысить точность измерений и расширить частотный диапазон измеряемых величин в область низких частот.

Формула изобретения

Пьезоэлектрическое устройство для измерения механических величин, содержащее пьезоэлектрический преобразователь в виде пьезоэлемента между потенциальным и заземленным электродами, электрометрический повторитель напряжения с входньм соединительным кабелем с двойным экраном, внешний экран которого заземлен, а внутренний соединен с выходом повто35 рителя, Токоограничивающий резистор, управляющий генератор, подключенный к двум ключам, при этом ключи одними концами соединены в общую точку, которая через Токоограничивающий резистор соединена с вьгходом повторителя напряжения, другой конец первого ключа соединен с входом повторителя напряжения и с потенциальным электродом преобразователя, другой конец второго ключа заземлен, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем пьезоэлектрический преобразователь снабжен изолирующей пластиной, жестко соедигп ненной с потенциальным электродом, выступающей за его края, и эквипотенциальным электродом, выполненным с отверстием под вьшод потенциального электрода, установленным на изолиру 5 ющей пластине, охватывающим последнюю по наружной поверхности, контактирующим с поверхностью пластины пьезоэлемента и электрически соединенным с общей точкой ключей.

40

Изобретение м.б. иапользовано для измерения силы, давления и ускорения. Цель изобретения - повышение точности устройства ; На преобразователь 1 воздействует изменяющаяся величина силы, в результате чего на потенциальном электроде 11 вырабатывается электрический заряд. Напряжение на выходе повторителя 2, пропорциональное измеряемой величине, отрабатывается на выходе повторителя 2 и поступает на общую точку ключей 4, 5 и электрод 12 через резистор 6, благодаря чему повышается эффективное сопротивление утечки пластины 15 по поверхности, что позволяет достичь цель. 1 ил. (Л