Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений Советский патент 1991 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений в твердых телах конечных размеров, например внутри металлических деталей машин.

Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение надежности датчика.

На фиг.1 изображен датчик в исходном положении; на фиг.2 - то же, зафиксированный в теле контролируемой детали; на фиг.З - вид по стрелке В (вид сверху).

Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1 в виде цилиндрического стержня, снабженного полукольцевым выступом 2 и имеющего продольный паз 3 с одной стороны, винт 4, эластичную прокладку 5, втулку 6 с концентрическим отверстием (ось которого смещена в противоположную от выступа 2 сторону), гайку 7, размещенные с другой стороны, пьезоэлемент 8, прикрепленный к поверхности консоли 9, общей с полукольцевым выступом, демпфер 10, выполненный в виде заливки паза 3 вязкоупругим компаундом с высоким коэффициентом поглощения акустических сигналов, электрические выводы 11, проходящие через отверстие 12 в упругом элементе 1.

Установка датчика в измеряемое тело (деталь) производится выполнением в нем цилиндрического отверстия, ось которого перпендикулярна направлению распространения импульса давления Р (удара), и размещением в нем датчика с ориентацией полукольцевого выступа 2 на источник давления. При этом эксцентриковая втулка расО v|

ho го 4 о

положена на винте таким образом, что ее отверстие смещено в сторону, противоположную полукольцевому выступу, и датчик без усилия заходит в отверстие

Величина эксцентриситета f втулки оп- ределяется по формуле

f г0тв - гв, где гв - радиус полукольцевого выступа,

Готв радиус отверстия

При вращении эксцентриковой втулки происходит радиальное перемещение датчика параллельно оси отверстия без его вращения и в определенный момент происходит касание отверстия детали полукольцевым выступом 2. Дальнейшее вращение втулки 6 в пределах от 0 до 180° от начального положения приводит к изгибу упругого элемента между втулкой и полукольцевым выступом 2 и фиксации датчика за счет пру- жинения При закручивагнии гайки 7 на вин- те 4 втулка 6 перемещается вдоль оси, деформирует эластичную прокладку 5, в результате чего датчик окончательно фиксируется в отверстии. Таким образом упругий элемент 1 соединяется беззазорно со стенкой отверстия контролируемой детали по образующей, лежащей в плоскости А -А, без силопередающего элемента.

Датчик работает следующим образом Ударная волна (импульс давления) в контролируемой детали воздействует по плоскости А-А на полукольцевой выступ 2 датчика и изгибает консоль 9 упругого элемента 1, на которой прикреплен пьезоэлемент 8, гене- рирующий заряд, пропорциональный величине импульса давления.

Составляющие ударной волны, находящиеся вне плоскости А-А, не деформируют упругий элемент 1 из-за отсутствия с ним акустического контакта, т к. между контролируемой деталью и упругим элементом имеются воздушные зазоры.

Волна деформации, прошедшая в деталь по плоскости А-А с обратной стороны, не имеет акустического контакта с упругим

элементом и не воспринимается датчиком, т.е датчик воспринимает колебания только с одной стороны и не воспринимает паразитные колебания в контролируемой детали, лежащие в плоскости А-А со стороны, противоположной ориентации датчика, что повышает точность измерений.

Для изменения положения датчика при выборе наиболее информативной зоны измерения необходимо ослабить гайку 7, повернуть втулку 6 в исходное положение, переориентировать датчик и закрепить его описанным выше способом.

Преимущества предлагаемого датчика состоят в том, что конструкция датчика позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения односторонней чувствительности к импульсным давлениям в контролируемой детали и повысить его надежность за счет исключения возможности поломки, благодаря наличию в датчике втулки с концентрическим отверстием, которая фиксирует датчик

Конструкция датчика обеспечивает его оперативную смену.

Формула изобретения Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений, содержащий упругий элемент в виде стержня, снабженного винтом с 1айкой и эластичной прокладкой на первом конце и имеющего паз вдоль оси на втором конце, в котором закреплен с помощью вяз- коупругого компаунда пьезоэлемент, причем эластичная прокладка расположена на упорном фланце, выполненном на стержне, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения надежности, он снабжен втулкой с концентрическим отверстием, а на втором конце стержня на его внешней поверхности выполнен полукольцевой выступ, при этом втулка размещена между эластичной прокладкой и гайкой и ось ее отверстия смещена в противоположную от полукольцеврго выступа сторону.

Фиг.1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений в твердых телах. Целью изобретения является повышение точности измерений и увеличение надежности датчика. Пьезоэлектрический датчик импульсных давлений содержит упругий элемент 1 в виде цилиндрического стержня, снабженного полукольцевым выступом 2 и имеющего паз 3 с одной стороны, винт 4, эластичную прокладку 5, втулку 6 с концентрическим отверстием, гайку 7, размещенные с другой стороны, пьезоэлемент 8, прикрепленный к поверхности консоли, общей с полукольцевым выступом, демпфер 10, выполненный в виде заливки паза вязкоупругим компаундом с высоким коэффициентом поглощения акустических сигналов, электрические выводы 11, проходящие через отверстие 12 в упругом элементе 1. Втулка 6 с концентрическим отверстием позволяет фиксировать датчик в рабочем положении. 1 ил.