Способ изготовления пьезоэлектрического вибродатчика типа "Тендем Советский патент 1989 года по МПК G01P15/09 

г (Л

Изобретение относится к пьезоэлектрическим вибродатчикам. Высокая прецизионность при малом разбросе параметров достигается благодаря унификации и подбору основных двух узлов вибродатчика, состоящих из пакета пьезопластин 4, которые собирают в днище фермы 1 с кососимметричным расположением стыковочных зубцов 2, 3 на боковых поверхностях фермы. Между пакетами пьезопластин устанавливают инерционный элемент 6. Фермы с пакетами пьезопластин и инерционным элементом стягивают и скрепляют в технологической струбцине с контролируемым усилием в единый измерительный блок. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

а

w

.Л

, WT/

:;ж

в

.Л

Фиг. г

СП ГС ел

ел

СХ)

ел

Изобретение относится к вибро- мстрии, а именно к пьезоэлектрическим вибродатчикам, работающим в режиме акселерометра.

Цель изобретения - уменьшение разброса параметров при серийном изготовлении датчиков за счет унификации узлов

На фиг. 1 показано кососиммет- ричное расположение зубцов на пример простых ферм, изготовленных из прямоугольных полос в виде буквы П и располагаемых одна против другой; на фиг. 2 - процесс сборки вибродат- чика; на фиг. 3 - собранный датчик, общий вид; на фиг. А - взаимное расположение осей датчика и рабочей оси (оно же - направление поляризации пьезопластин) в зависимости от ис- пользования сдвигового или компрессионного пьезомодуля; на фиг. 5 - ферма в виде стакана с тубца- ми на цилиндрической поверюысти; на фиг. 6 - схема расположения осей чувствительности блоков при сборке трехкомпонентного вибродатчика.

На фиг. 1 показана ферма 1, выгнутая в форме буквы П из прямоугольной полосы с urinHMH в виде прямоуго- льных зубцов 2 и 3 на концах. Зубцов на каждом конце может быть больше одного (не показано) с кососиммет- ричным их расположением так, что при обращении фермы 1 к такой же ферме l одна к другой открытыми концами з зубцы одной фермы входят в промежутки между зубцами другой фермы.

На днищах обеих ферм производится сборка двух одинаковых узлов, состоя щих каждый из пакета пьезопластин 4, упругого регулирующего элемента 5 и половины инерционного элемента 6, которую в дальнейшем скрепляют с такой же половиной, входящей в состав вто- рого узла непосредственно или через изолирующую прокладку 7 (фиг. 2). Другие изолирующие прокладки, которые могут понадобиться при монтаже, не показаны. Кроме того, в зависимо ти от конструкции упругого элемента в каждьй узел может входить установоная площадка 8.

В условиях серийного производства описанные узлы изготавливают в достаточном количестве самостоятельно, определяют физические параметры и подбирают попарно с возможно близкими параметрами.

Отобранные два узла смыкают открытыми торцами ферм (фиг. 1) и стягивают между собой в технологической струбцине (не показано) обжатием в точках а и b (фиг. 2) при помощи ключа с калиброванным усилием. После этого фермы скрепляют, преимущественно сваривают в точках касания противоположных зубцов, в об1ций кожух 9 ( (фиг. 3), представляющий единый измерительный блок в виде инерционного элемента, упруго зажатого между двумя пакетами пьезокерамических пластин. Такой блок 9 вынимают из струбцины, устанавливают, например, на монтажном основании 10 через колонку 11 и накрывают экраном 12, защищающим от внешних полей. Для лучшей центровки состасляю111 х элементов и защиты от поперечной либрации возможно подкрепление п виде шпильки 13 проходящей через заранее предус от- ренные отверстия во всех элементах.

На фиг. А оперенная стрелка N показывает направление рабочей оси чувствительности датчика относительно плоскости пьезопластин ху в зависимости от используемого пьезомодуля пластин - сдвигового или компрессионного djj.

В случае использования сдвигового пьезомодуля переворачивание двух ферм одна относительно другой вокруг оси X (фиг. 1) на 180 благодаря кососимметрично гу расположению зубцов не нарушает механической сты- куемости узлов, а так как направление поляризации при этом изменяется на противоположное, то обогащаются возможности комбинаций электрическог соединения пластин, что может быть использовано для взаимокомпенсации различных помех.

Фермы могут иметь, форму стаканов (фиг. 5) с зубцами 14 по краям открытых торцов. После их стягивания в струбцине и сваривания под натягом герметическим швом стаканы образуют замкнутый кожух, являющийся защитным экраном, который может быть установлен на монтажном основании.

При изготовлении высокочастотных вибродатчиков, требующих повышенного коэффициента упрут ости и уменьшенной массы подвижной части, узлы могут собираться без упругог о эле;.ента 5 и площадки 8, т.е. состояпщми только из пьезопакета, устанавливаемого

51

иепосредстыенно в днище фермы. При этом целиковый Hriepuiioiiiibift элемент пкладыиают между узлами перед их стягиванием. При изготовлении особовы- сокочастотиых датчиков пьезопакет может состоять из одной единственной пьезоиластины, а самостоятельный инерционный элемент может отсутствовать,т.е. используется распределенная масса пьезоэлемента.

С целью измерения двух- или трех- компонентной пространственной вибрации на общем основании 15 могут быть смонтированы соответственно два или три измерительных блока 16, 17 и 18 с осями чувствительности, расположенными перпендикулярно одна другой (фиг. 6).

В результате внедрения предлагаемого способа изготовления вибродатчика типа Тендем появляется возможность выпуска современных пьезо- датщ1ков дифференциального типа с унифицированными узлами, обладающими хорошими метрологически данны- N01 и малым разбросом параметров.

Формула изобретения

I. Способ изготовления пьезоэлектрического вибродатчика типа Тендем путем набора двух пьезоэлементов в виде пластин и инерционного элемента между ними, последующего стягивания указанных элементов и их установки в кожухе, который укрепляют на монтажном основании, отличающийся тем, что, с целью уменьшения разброса параметров вибродатчика при серийном изготовлении за счет yш фикaц и узлов, вибродатчик изготавливают из одинаковых узлов, каждый из которых собирают из пакета пластин, или одной пластины пьезоэлемента, устанавливаемых внутри фермы, выполненной предварительно

255856

с днищем и шипами преимущественно в виде прямоугольных зубцов, расположенных кососимметрично на боковых поверхностях фермы ч ориентированных перпен дикулярно днищу, из этих узлов выбирают два с близкими физическими параметрами, поспе чего между пакетами пластин устанавливают инерционный эле.. мент, а фермы с пакетами пьезоэлементов и инерционным элементом стягивают с заданным усилием таким образом, чтобы зубцы каждой из ферм вошпи в промежутки между зубцами противополож., ной фермы, скрепляют эти фермы между собой в единый кожух, который устанавливают на монтажном основании.

20 сплошного экранирования от наводок, фермы выполняют в виде стаканов с зубца№1 и после стягивания узлов сваривают зубцы герметичным швом,

из двух одинаковых частей, каждую из которых скрепляют с соответствующим пакетом пластин, а перед стягиванием узлов части инерционного элемента скрепляют между собой,

40

Фиг.1

№HJjf: ySF TTTTTTTTT/xTW

7У//7%У/У/УхУ/

/Z

i/eJ

;/ N

Щ

фце.5

/6

/5

/7

,A/

/V.

78

.