Способ изготовления акустического датчика Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении датчиков для измерения акустических колебаний, например, при акустической диагностике.

Целью изобретения является уменьшение чувствительности к вибрации за счет снижения приведенной сейсмомассы пьезоэлемента, обусловленной созданием в ней сжимающих напряжений в радиальном направлении.

На чертеже представлена схема датчика, изготовленного предлагаемым способом.

Акустический датчик состоит из корпуса 1, пьезоэлемента 2, прикрепленного к днищу корпуса 1, залитого по периметру расширяющимся при поли- меризации слоем 3 компаунда, к поверхности пьезоэлемента 2, обращенной внутрь корпуса, через технологическую шайбу 4 из фольгированного стеклотекстолита припаяна центральная жила кабеля 5, экран которого припаян к внутренней поверхности корпуса 1.

Датчик закрыт крышкой 6, внутренние полости датчика заполнены герметикой 7 Виксинт.

Способ изготовления акустического датчика осугоествляется следующим образом.

Пьезоэлемент 2 с припаяным кабелем 5 помещают внутрь корпуса 1 и прикрепляют к его днищу при помощи пайки или склейки, заливают по пеоиметру ело ем 3 компаунда, который при застывании расширяется и создает в пьезоэле- менте сжимающие напряжения в радиальном направлении, заполняют полость корпуса 1 датчика резиноподоб- ным герметиком 7 и закрывают корпус крышкой 6. Геометрия пьезоэлемента выбирается из соотношений: отношение диаметра d к толщине о белее 20, отношение диаметра d пьезоэлемента к внутреннему диаметру D корпуса равно 0,75-0,85.

Отношение наружного диаметра пьезоэлемента к внутреннему диаметру корпуса, равное 0,75-0,85, выбираетсяSS

ОН

ша.

ся из двух противоречивых условий: большему отношению соответствует большая чувствительность и надежность закрепления пьезоэлемента по периметру растет с уменьшением отношения.

Выходное напряжение датчика пропорционально квадрату диаметра пьезоэлемента и поэтому максимальная чувствительность датчика бывает при

d

тг 1 . Закрепление по периметру расширяющимся при полимеризации компаундом создает в пъезоэлементе сжимащие напряжения, которые позволяют увеличить Изгибную деформацию и расширить тем самым динамический диапазон. Сжимающее напряжение при этом увеличивается пропорционально квадрату отDD-d

шпо чувствительности и динамического диапазона при этом соответствует d

ношения

Оптимальному соотноше-

D

0,707.

Экспериментами установлено, что

при пайке или приклейке пьезоэлемен-d л 7

тов к днищу корпуса и при - U, / пров

исходит отрыв пьезоэлемента от днища в 5-15% изготовленных датчиков (при этом, чем тоньше пьезоэлемент, тем меньше отрывов). Для уменьшения внутренних напряжений, повышения надежности и увеличения чувствительности

датчика выбирается в диапазоне 0,75-0,85.

Заполнение свободного объема датчика резиноподобным герметиком исключает возможность резонансных явлений объема датчика, что способствует уменьшению неравномерности чувствительности в области низких частот. Отношение диаметра к толщине более 20 повышает гибкость пьезоэлемента, расширяя тем самым надежность датчика.

При закреплении пьезоэлемента по периметру расширяющимся при полиме- ризации компаундом в сочетании с его малой толщиной резко снижается приведенная сейсмомасса и тем самым уменьшается виброчувствительность.

Формула изобретения

Способ изготовления акустического датчика, заключающийся в том, что пьезоэлемент помещают в корпус, прикрепляют пьезоэлемент к днищу корпуса, а корпус закрывают крышкой, о т- ли чающийся тем, что, с целью уменьшения чувствительности к вибрации, пьезоэлемент выполняют с отношением диаметра к толщине более 20 и диаметром, равным 0,75-0,85 внутреннего диаметра корпуса, по периметру пьезоэлемент заливают расши- ряющимся при полимеризации компаундом, а свободный объем корпуса заполняют резиноподобным герметиком.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении датчиков для измерения акустических колебаний, например при акустической диагностике. Цель изобретения - уменьшение чувствительности к вибрациям за счет снижения приведенной сейсмомассы пьезоэлемента. Существо изобретения заключается в зажатии пьезоэлемента по периметру расширяющимся при полимеризации компаундом, что в сочетании с его малой толщиной резко снижает приведенную сейсмомассу пьезоэлемента и, тем самым, уменьшает виброчувствительность датчика. 1 ил.