Пьезоэлектрический датчик напряжений Советский патент 1977 года по МПК G01L1/16 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспериментальных исследований в аэрогазодинамике, а также в других областях техники, где необходимо измерять силы трения и силы нормального давления, например в энергетическом машиностроении нри производстве турбомашин, в приборостроительной промышленности при производстве приборов для измерения механических величин.

Известен пьезодатчик, позволяющий измерять нормальные напряжения, сжимаюш,ие и растягиваюш,ие 1.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является пьезоэлектрический датчик, позволяющий измерять вектор касательного напряжения, содержащий корпус, в котором размещен на опоре пьезокристалл с электродами, расположенными на гранях, перпендикулярных к электрической и нейтральной осям кристалла, причем каждая пара электродов электрически развязана друг от друга и от корпуса датчика 2.

Поскольку у этого пьезоэлектрического датчика рабочая грань, на которую воздействуют механические напряжения, нормальные и касательные, перпендикулярна к оптической оси пьезокристалла, он не может измерять нормальных напряжений, действующих на ее поверхиость.

С целью одновременного измерения вектора касательных и нормальных наирял ений в известный пьезоэлектрический датчик наиряжений донолнительно введен ньезокристалл нормальных напряжений, прпкреплеииый неподвижно к дну корпуса, к верхней и нижней граням которого ирнсоединены электроды, приче.м пьезокристалл касательных напряжений установлен через нзолирующую прокладку иа верхнюю грань пьезокрнсталла нормальных напряжени.

На фнг. 1 н 2 изображеи пьезоэлектрический датчик напряжений в двух проекциях; на фиг. 3 - ориентация главных осей пьзокристаллов н механическнх иаиряжений, воздействующих на пьезоэлектрический датчик напряжений.

Пьезоэлектрический датчик напряжепий содержит корпус 1, внутри которого размещен пьезокристалл 2 касательных напрялсеннй, причем верхняя грань его расположена заподлнцо с корпусом, и крышку 3 корпуса. К боковым граням пьезокристалла 2, перпендикулярным к электрической Al и нейтральной У осям его, присоединены электроды 4-7, которые электрически развязаны друг от друга и корпуса. Верхняя рабочая грань пьезокристалла 2, на которую воздействуют механические напряжения, нер11ендик)ляриа к оптической оси Zi.

Пьезокристалл 2 установлен неподвижно и консольно на верхней рабочей грани размещенного в том же корпусе 1 ньезокристалла 8 нормальных напряжений, который нижней гранью прикреплен к ,цну корпуса 1. К верхней и нижней граням пьезокрнсталла 8, перпендикулярным к его электрической оси Х, присоединены электроды 9 и 10.

Пьезокристалл 2 касательных напряжений связан с пьезокристалло.м 8 нормальных напряжений через изолирующую прокладку 11 н установлен таким образом, что оптическая ось Z первого пьезокристалла совпадает с электрической осью Х.-, второго.

При воздействии на верхнюю торповую поверхность ньезокристалла 2 нормальными и касательными напряжениями он воспринпмает только касательпые нанряжения. На гранях, к которым присоединены электроды 4-7, возникают электрические заряды, пропорциональные составляющей касательного напряженпя, направленной по соответствующей оси кристалла (электрической i или нейтральной У:).

Нормальные напряжения воздействуют на Пьезокристалл нормальных напряжений, на гранях которого, перпендикулярных к электрической оси Хч, возиикают заряды, иронорциональные воздействующему механическому напряжению.

Одновременное измерение касательных и нормальных напряжений на одном и том же выделенном элементе поверхности объекта повышает точность измерения раснределенных но новерхиости объекта сил и давлений.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик напряжений, содержащий корпус, в котором размещен пьезокристалл касательных напряжений с расположенными на его гранях, перпендикулярных к электрической и нейтральной осям его, элетродамн, электрически развязанными друг от друга и корпуса датчика; отличающийся тем, что, с целью одновременного измерения вектора касательных и нормальных нанряжений, в него донолпительно введен пьезокристалл нормальных напряжений, нрикрепленный неподвижно к дну корпуса, к верхней и нижней граням которого присоединены электроды, причем Пьезокристалл касательных напряжений установлен через изолирующую прокладку на верхнюю грань пьезокристалла нормальных напряжений.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе:

1.Авт. св. № 373554, G OIL 1/16, 1973.

2.Авт. св. Afo 467245, G OIL 1/16, 1972,.

Т

cpus.Z

V

L/ V,