Способ контроля пьезоэлемента Советский патент 1991 года по МПК G01N19/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть преимущественно использовано при производстве приборов точной механики.

Целью изобретения является повышение точности контроля путем увеличения Достоверности результатов за счет исключения влияния демпфирования и жесткости пьезоэлемента.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - модель измерительной колебательной системы; на фиг. 3 - расчетная модель измерительной колебательной системы,

Способ осуществляют следующим образом.

Фиксируют пьезоэлемент 1 (фиг, 1) по цилиндрической наружной поверхности конической поверхностью фиксатора 2, жестко закрепленного на подвижной части 3 с вибродатчиком 4 вибростенда 5. Нагружают пьезоэлемент 1 инерционной массой Mi в виде шарика 6, В результате в осевом направлении образуется двухмассовая колебательная система (фиг. 2), состоящая из массы Mi и массы Мг, включающей массы фиксатора 2, подвижной части 3 вибростенда и вибродатчика 4, Массы Mi и Mz соединены упругим элементом в виде пьезоэлемента 1 с жесткостью KL Масса М2 соединена с корпусом вибростенда 5 пружинами вибростенда с жесткостью Кя. Учитывая, что М2 Mi, расчетную модель колебательной системы можно представить в упрощенном виде (фиг. 3) как одномассо- вую систему. Резонансная частота f этой системы равна

f

JLV3L 2 я МГ

Соединяют вибродатчик 4 с вольтметром 7, а пьезоэлемент 1 и вибростенд 5 подключают через коммутатор 8 к генератору 9 звуковой частоты и частотомеру 10

С генератора 9 подают переменное напряжение питания на пьезоэлемент 1, В результате фиксатор 2 с подвижной частью 3 вибростенда и шарик 6 начинают совершать колебания. Плавно изменяя частоту напряжения генератора 9 по максимальному сигналу, на вольтметре 7 определяют наличие оезонанса. При резонансной частоте измеряют амплитуду колебаний А0 с помощью вибродатчика 4 и вольтметра 7, затем коммутатором 8 отключают генератор 9 от пьезоэлемента 1 и подключают его к вибростенду 5, В результате инерционная

масса (шарик 6) приложит к центру пьезоэлемента внешнюю силу, изменяющуюся по гармоническому закону. На резонансной частоте f измеряют амплитуду колебаний А с

помощью вибродатчика 4 и вольтметра 7 при постоянном значении напряжения с генератора 9.

В результате амплитуды А0 и А зависят только от возбуждающей силы. Считая

внешнюю силу эталонной, по ее величине можно эталонировать возбуждающую силу пьезоэлемента 1. Отношение амплитуд

15

1C - Ао

к.--дпредставляет собой коэффициент электромеханической активности пьезоэлемента 1. Амплитуды АО и А определяются с уче- том демпфирования и жесткости пьезоэлемента следующими соотношениями:

АО

25

(-QMO2

QY

Kt

(-QMi)

0

5

0

5

0 5

где Fo - электромеханическая активность пьезоэлемента;

F - эквивалентная сила, характеризующая нагружение пьезоэлемента от вибростенда;

h - коэффициент демпфирования;

Q- угловая частота.

При использовании известного способа расчет электромеханической активности определяется по амплитуде, но без учета h и Ki, что вносит погрешность измерения.

При использовании соотношения амплитуд -Ј влияние переменных h и KI

исключается на результаты контроля. Формула изобретения Способ контроля пьезоэлемента, заключающийся в том, что нагружают пьезоэлемент инерционной массой, изменяя частоту напряжения питания постоянной амплитуды, находят резонансную частоту, измеряют амплитуду колебаний пьезоэлемента на этой частоте, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности контроля, дополнительно прикладывают переменную внешнюю силу вдоль оси симметрии пьезоэлемента, «изменяющуюся по гармоническому закону, изменяя частоту этой силы находят резонансную частоту, определяют на этой частоте амплитуду колеба516547296

ний пьезоэлемента при отсутствии на нем шения двух измеренных амплитуд колебз- напряжения питания и по значению отно- ния пьезоэлемента судят о его качестве.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано преимущественно при производстве приборов точной механики. Цель изобретения - повышение точности контроля путем увеличения достоверности результатов за счет исключения влияния демпфирования и жесткости пьезоэлемента - достигается тем, что в известном способе дополнительно прикладывают переменную внешнюю силу, изменяя частоту этой силы, находят резонансную частоту, определяют на этой частоте амплитуду колебаний пьезоэлемента и по значению отношения двух измеренных амплитуд колебания пьезоэлемента оценивают его качество. Устройство, реализующее данный способ, содержит пьезоэлемент 1, фиксатор 2, закрепленный на подвижной части 3 вибростенда 5 с вибродатчиком 4. шарик 6, вольтметр 7, коммутатор 8, генератор 9 звуковой частоты и частотомер 10. 3 ил. / Ј О ел ю ю

///////////. Фиг.2

1

i

////////// Фиг.З

V

±

2

1