Преобразователь вибраций Советский патент 1991 года по МПК G01H11/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля вибраций, например, в тяжелом энергетическом или транспортном машиностроении.

Целью изобретения является повышение надежности преобразователя вибраций и расширение диапазона преобразования за счет увеличения его механической прочности.

На фиг.1 изображена конструкция преобразователя вибраций; на фиг. 2,3 и 4 - различные положения доменных стенок в монокристалле сегнетоэластика, перемещающихся в нем под действием вибраций.

Преобразователь вибраций содержит корпус 1. в котором закреплена обоими концами пластина 2, выполненная из монокристалла сегнетоэластика типа сегнетоэластик-сегнетоэлектрик и имеющая на своих противолежащих плоских поверхностях по два электрода 3 и 4, с которых снимают электрический выходной сигнал. Монокристалл сегнетоэластика имеет трехдоменную структуру, в которой две доменные стенки 5 и б расположены соответственно между местами крепления пластины 2 к корпусу и инерционной массой ,7, которая установлена между ними. Эта масса может быть выполнена, например, в виде скобы, которая крепится эпоксидным клеем к сегнетоэластичной пластине 2.

Преобразователь вибраций работает следующим образом.

Под действием вибраций на закрепленную сегнетоэластичную пластину 2 начинает действовать в направлении, перпендикулярном ее плоскости, знакопеременное усилие ± F, создаваемое инерционной массой 7 и пропорциональное его

О

ел о

(А) СА) 00

массе т и амплитуде измеряемого вибрационного ускорения а.

Под действием этого усилия пластина 2, выполненная в виде монокристалла сегне- тоэластика, начинает деформироваться (см.фиг.2), вследствие этого доменные стенки 5 и 6 смещаются в напрертении инерционной массы 7 до тех лор, пока не установится состояние пластины, показанное на фиг.З. При изменении направления усилия F монокристалл сегнетоэластика деформируется в противоположную сторону до тех пор, пока доменные стенки, двигаясь в обратном направлении, не подойдут вплотную к местам крепления пластины 2 к корпусу 1. В результате установится состояние, показанное на фиг.4.

Таким образом,в результате знакопеременного силового воздействия ±F, обус- ловленного вибрацией, происходит челночное движение доменных стенок 5 и 6. Это движение сопровождается переполяризацией сегнетоэластика и генерацией на электродах 3 и 4 электрического заряда Q, Если электроды включены в измерительную цепь, то в ней потечет электрический ток, амплитуда Im которого пропорциональна силе F и определяется следующим выражением:

уу m (э а°)

а

PS коэффициент спонтанной поляризации;

W - подвижность доменных стенок: а. - толщина пластины из сегнетоэластика;

а0 - пороговое ускорение.

Поскольку все указанные величины являются постоянными, то амплитуда выходного тока будет однозначно определяться контролируемым ускорением а.

0

5

0

Преобразователь вибраций обладает порогом срабатывания, который может пе рестраиваться электрическим напряжением, подаваемым на электроды. Он обладает также более высокой эксплуатационной надежностью за счет увеличения его механической прочности благодаря отсутствию консольного крепления пластины из сегнетоэластика. Преобразователь вибраций может измерять и контролировать вибрации с более высокими ускорениями, обеспечивая получение более широкого диапазона измерения, что также обусловлено его более высокой механической прочностью.

Опытные образцы преобразователя были изготовлены на основе сегнетоэлэстикэ Cd2()3 и испытания показали, что даже при ускорении 1000 м/с2 вышел из строя.

ни один из них не

Формула изобретения

Преобразователь вибраций, содержащий корпус, закрепленную на нем одним

концом пластину с двумя электродами на ее соответствующих плоских поверхностях, которая выполнена из монокристалла сегнетоэластика типа сегнетоэластик-сегнето- электрик, и прикрепленную к пластине

инерционную массу, отли чающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона преобразования за счет увеличения механической прочности, пластина закреплена на корпусе также и

вторым концом, а монокристалл сегнетоэластика имеет трехдоменную структуру, две доменные стенки которой расположены соответственно между местами крепления пластины и инерционной массой, которая

установлена между ними.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель- повышение надежности и расширение диапазона преобразования вибрационных ускорений. Преобразователь вибраций содержит закрепленную в корпусе 1 двумя концами пластину 2, выполненную из монокристалла сегнетоэластика типа сегнетоэластик-сегнетоэлектрик и имеющую трехдоменную структуру, в которой две доменные стенки расположены соответственно между местами крепления пластины и инерционной массой 7, установленной между ними.Под действием вибрационных ускорений происходит деформация сегнето- эластичной пластины 2, приводящая к периодическому смещению доменных стенок и переполяризации сегнетоэластика, вследствие чего на парах электродов 3 и 4 генерируется электрический заряд и в цепи измерения протекает ток, амплитуда которого определяется величиной вибрационного ускорения. 4 ил.

Фм.1

I

+F

Фиг. 2

Фиг.4