ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КОЛЕБАНИЙ Советский патент 1972 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров колебаний, в частности, в виброметрии и сейсмометрии.

Известны пьезоэлектрические датчики, состоя1щие нз оьезоэлектрического преобразователя и инертной массы.

Недостатком существующих пьезоэлектрических датчиков является невозможность измерений при низкочастотных колебаниях. Нижняя гранида частоты измеряемых без искажений колебаний определяется постоянной времени цепи, соста.вленной из емкости пьезоэлсмента и нагружающего пьезоэлемент сопротивления.

Целью изобретения является создание пьезоэлектрического датчика, имеющего амплитудно-частотную характеристику, постоянную вплоть до нулевой частоты, и позволяющего проводить измерения параметров низкочастотных колебаний вплоть до статических воздействий.

Цель достигается благодаря тому, что пьезоэлемент через схему развязки соединен с генератором, возбуждающим колебания на резонансной частоте пьезоэлемента. Изменение нагрузки на пьезоэлемент за счет вызванных измеряемым процессом колебаний инертной масоы модулирует резонансные .колебания пьезоэлемента.

Пьезоэлемент с прикрепленной к нему инертной массой можно рассматривать как упругий стержень с закрепленным концом, к свободному концу которого прикреплена масса. Цри рещении волнового уравнения для такой системы, когда на пьезоэлемент действует

0

вынуждающая сила Fp Fp sin Q г (Q - pep - p

зонансная частота продольных колебаний пьезоэлемента), а инертная масса испытывает воздействие измеряемого процесса, характеризующееся ускорением х, цри некотором тарощении определяют амплитуду А резонансных колебаний пьезоэлемента

MQ

Is

где М - величина инертной массы, g - ускорение силы тяжести. Таким образом, изменение величины ускорения х, независимо от частоты этого изменения, приводит к изменению амплитуды А колебаний пьезоэлемента.

Снятые с пьезоэлемента сигналы несущей частоты Q, промодулированные измеряемым воздействием, позво ляют, следовательно, проводить измерения низкочастотных колебаний инертной массы вплоть до статических возПьезоэлемент через схему развязки приводится генератором в резонансные колебания. Воздействие инертной массы на пьезоэлемент модулирует его резонансные колебания в соответствии с измеряемым процессом. Напряжение на выходе схемы развязки лредставля ет собой электрические колебания несущей резонансной частоты оьезоэле.мента, нромодулированные в соответствии с измеряемым лроцессом, воздействующим на инертную массу.

Предмет изобретения

Пьезоэлектрический датчик колебаний с резонансным возбуждением, содержащий пьезоэлемент, инертную массу и систему возбуждения и съема колебаний пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью измерения параметров низкочастотных колебаний вплоть до статических воздействий, пьезоэлемент через схему развязки соединен с генератором, возбуждающим колебания оьезовлемента на его собственной частоте.