AT13629U1 - PIEZOELECTRIC SENSOR - Google Patents
PIEZOELECTRIC SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- AT13629U1 AT13629U1 ATGM390/2011U AT3902011U AT13629U1 AT 13629 U1 AT13629 U1 AT 13629U1 AT 3902011 U AT3902011 U AT 3902011U AT 13629 U1 AT13629 U1 AT 13629U1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- material bridge
- mounting surface
- plate
- piezoelectric
- piezoelectric sensor
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000030808 detection of mechanical stimulus involved in sensory perception of sound Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
Abstract
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Sensor zur Detektion vonKörperschall mit einem Piezoelement (12), welches in einem topfförmigen Gehäuse (1 0) in einer Materialbrücke (13) integriert ist, die mindestens zweiAussenbereiche (15) aufweist, die eine axial aus dem Gehäuse (10)hervorstehende Befestigungsfläche (19) zur Befestigung der Materialbrücke (13)an einer Sensor-externen Montagefläche und/oder Adapterplatte (35) aufweisen,wobei die Materialbrücke (13) im Wesentlichen aus einem etwa bogenförmigen Element besteht, welches einen Hohlraum (11) aufweist, in dem das Piezoelement(12) lastübertragend befestigt ist und wobei die Materialbrücke (13) elastischverbiegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbrücke (13) mitmindestens einem Plattenelement (30) verbunden ist, welches sich radial über denAußenumfang des Gehäuses (10) erstreckt und eine radiale Vergrößerung derBefestigungsfläche (19) bildet und dass das mindestens eine Plattenelement (30)mindestens ein Befestigungselement (33, 34, 40) zur formschlüssigen Festlegungauf der Sensor-externen Montagefläche und/oder Adapterplatte (35) aufweist.Aufgabe ist es, einen piezoelektrischen Sensor so weiterzubilden, dass dieserwesentlich besser auf einer Montagefläche befestigbar ist und damitreproduzierbare Messergebnisse über eine lange Messdauer gewährleistet sind.The invention relates to a piezoelectric sensor for detecting body sound with a piezoelectric element (12) which is integrated in a pot - shaped housing (10) in a material bridge (13) which has at least two outer regions (15) which are axially separated from the housing (10 ) projecting mounting surface (19) for attachment of the material bridge (13) on a sensor-external mounting surface and / or adapter plate (35), wherein the material bridge (13) consists essentially of an approximately arcuate element having a cavity (11) in which the piezoelectric element (12) is mounted load transferring and wherein the material bridge (13) is elastically deflectable, characterized in that the material bridge (13) is connected to at least one plate element (30) which extends radially beyond the outer circumference of the housing (10) and forms a radial enlargement of the mounting surface (19) and that the at least one plate element (30) minde The object is to develop a piezoelectric sensor so that it can be fastened substantially better to a mounting surface and thus reproducible measurement results over a mounting surface long measuring time are guaranteed.
Description
österreichisches Patentamt AT 13 629 Ul 2014-05-15Austrian Patent Office AT 13 629 Ul 2014-05-15
Beschreibung [0001] Gegenstand der Erfindung ist ein piezoelektrischer Sensor zur Detektion von Körperschall mit einem Piezoelement, das zur Detektion von Schallwellen in einem Festkörper dient.The invention relates to a piezoelectric sensor for the detection of structure-borne noise with a piezoelectric element, which serves for the detection of sound waves in a solid.
[0002] Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Gegenstand der DE 103 54 281 A1, die einen Sensor der eingangs genannten Art zeigt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Piezoelement in einer Materialbrücke integriert ist, die mindestens zwei Endbereiche aufweist, die eine Befestigungsfläche zur Befestigung der Materialbrücke an einer Montagefläche aufweisen.The starting point of the present invention is the subject of DE 103 54 281 A1, which shows a sensor of the type mentioned above, which is characterized in that the piezoelectric element is integrated in a material bridge having at least two end portions having a mounting surface for Attach the material bridge to a mounting surface.
[0003] Die dort gezeigte Materialbrücke besteht im Wesentlichen aus einem etwa bogenförmigen Element, welches einen oberen, nach oben geöffneten Hohlraum aufweist, in dem das Piezoelement lastübertragend befestigt ist.The material bridge shown there consists essentially of an approximately arc-shaped element which has an upper, upwardly open cavity in which the piezoelectric element is mounted load-transmitting.
[0004] Die Materialbrücke ist in gewisser Weise elastisch verbiegbar, und wesentlich bei dem Gegenstand der DE 103 54 281 A1 ist jedoch, dass diese Materialbrücke im Innenbereich des Gehäuses des Sensors endet.The material bridge is in some way elastically bendable, and essential in the subject matter of DE 103 54 281 A1, however, is that this material bridge ends in the interior of the housing of the sensor.
[0005] Dies bedeutet, dass die Materialbrücke relativ kurz ausgebildet ist und vom Gehäuse des Sensors überdeckt ist. Deshalb besteht bei der DE 103 54 281 A1 der Nachteil, dass der Sensor mit seiner Materialbrücke nur über eine Klebeverbindung mit einer Montagefläche verbunden werden kann, was schwerwiegende Nachteile bei der Auswertung von Sensorsignalen mit sich bringt. Die Klebeverbindung ist nicht formstabil, sie kann altern und sie ist nicht reproduzierbar aufbringbar, so dass die Aufbringung des ein und desgleichen Sensors an verschiedenen Stellen, nicht zu reproduzierbaren Ergebnissen führt.This means that the material bridge is relatively short and is covered by the housing of the sensor. Therefore, DE 103 54 281 A1 has the disadvantage that the sensor with its material bridge can only be connected to a mounting surface via an adhesive connection, which entails serious disadvantages in the evaluation of sensor signals. The adhesive bond is not dimensionally stable, it can age and it is not reproducibly applied, so that the application of the same and the same sensor at different locations, not to reproducible results.
[0006] Als Alternative schlägt die bekannte Druckschrift vor, eine über magnetische Haftung entstehende Montage zu bewerkstelligen, was jedoch nicht für einen Dauereinsatz bestimmt ist und außerdem eine magnetische Haftung von den Oberflächeneigenschaften der gegenüberliegenden Montagefläche abhängt.As an alternative, the known document proposes to accomplish a magnetic adhesion resulting assembly, which is not intended for continuous use and also a magnetic adhesion depends on the surface properties of the opposite mounting surface.
[0007] Die Montage über eine magnetische Haftung hat den weiteren Nachteil, dass die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erschwert wird, denn nur eine geringfügige Lagenveränderung des Sensors auf der Montagefläche, die auch per Hand durchgeführt werden kann, führt zu einem vollkommen veränderten Messergebnis, obwohl der Sensor an der gleichen Stelle liegt.The mounting via a magnetic adhesion has the further disadvantage that the reproducibility of the measurement results is difficult because only a slight change in position of the sensor on the mounting surface, which can also be performed by hand, leads to a completely different measurement result, although the Sensor is in the same place.
[0008] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Sensor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine wesentlich bessere Montage eines solchen Sensors auf einer Montagefläche gewährleistet ist und dass reproduzierbare Messergebnisse über eine lange Messdauer gewährleistet sind.The invention is therefore the object of developing a piezoelectric sensor of the type mentioned so that a much better mounting of such a sensor is ensured on a mounting surface and that reproducible measurement results are ensured over a long measurement period.
[0009] Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet, wobei vorteilhafte Weiterbildungen Gegenstand der abhängigen Ansprüche sind.To achieve the object, the invention is characterized by the features of the independent claim 1, wherein advantageous developments are the subject of the dependent claims.
[0010] Wesentlich nach Anspruch 1 ist, dass die Materialbrücke nach dem Gegenstand der DE 103 54 281 A1 in Form von Plattenelementen nach außen verlagert ist und dass in den nach außen verlagerten Plattenelementen mindestens je eine Bohrung zur Festlegung der Plattenelemente auf einer Montagefläche angeordnet sind.It is essential according to claim 1, that the material bridge according to the subject of DE 103 54 281 A1 is displaced in the form of plate elements to the outside and that in the outwardly displaced plate elements at least one hole for fixing the plate elements are arranged on a mounting surface ,
[0011] Die Erfindung setzt also eine formschlüssige Verbindung zwischen den nach außen angeordneten Plattenelementen und der Montagefläche voraus, wobei in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung diese formschlüssige Verbindung z. Bsp. in Form einer Schraub- oder Nietverbindung stattfindet.Thus, the invention requires a positive connection between the outwardly disposed plate elements and the mounting surface, in a first preferred embodiment, this positive connection z. Ex. In the form of a screw or rivet connection takes place.
[0012] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Formschlussverbindung, die nach der Erfindung angestrebt wird, durch Passungselemente erfolgen, in denen beispielsweise die Plattenelemente unterseitige Passungsaufnahmen aufweisen, die in zugeordnete Pas- 1 /7 österreichisches Patentamt AT13 629U1 2014-05-15 sungs-/Gegenelemente auf der Gegenfläche eingreifen und dort für einen spielfreien und formschlüssigen Sitz sorgen.In another embodiment of the invention, the form-fitting connection, which is sought after the invention, carried by fitting elements, in which, for example, the plate members have underside fit shots, which in associated passport AT13 629U1 2014-05-15 sungs- / counter elements engage on the mating surface and there ensure a play-free and positive fit.
[0013] Ebenso können selbstverständlich neben der bekannten Schraub- oder Nietverbindung auch andere Spannverbindungen verwendet werden, wie z. B. ein Exzenterspannelement oder andere Schnellspannelemente, die dafür sorgen, dass ein Formschluss zwischen den Plattenelementen der Materialbrücke und der Montagefläche stattfindet.Likewise, of course, in addition to the known screw or rivet connection other clamping connections can be used, such. As an eccentric clamping element or other quick-release elements, which ensure that a positive connection between the plate elements of the material bridge and the mounting surface takes place.
[0014] Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die nach außen verlängerten Plattenelemente des Sensors direkt und unmittelbar auf eine Montagefläche formschlüssig befestigt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Plattenelemente auf einer Adapterplatte befestigt werden und die Adapterplatte ihrerseits auf der Montagefläche formschlüssig festgelegt wird.The invention is not limited to that the outwardly extended plate elements of the sensor are directly and directly attached to a mounting surface form-fitting manner. It can be provided that the plate elements are mounted on an adapter plate and the adapter plate in turn is fixed positively on the mounting surface.
[0015] Die Verwendung einer dazwischen liegenden, kraftübertragenden Adapterplatte hat den Vorteil, dass damit die Charakteristik des Sensors verändert werden kann, insbesondere dann, wenn die Adapterplatte aus einem Metallmaterial besteht, welches von dem Material der Montagefläche und von dem Material der nach außen verlängerten Plattenelemente des piezoelektrischen Sensors abweicht. Weiters kann über die Form bzw. die Dimension der Adapterplatte die Empfindlichkeit beeinflusst werden.The use of an intermediate, force-transmitting adapter plate has the advantage that so that the characteristics of the sensor can be changed, especially if the adapter plate is made of a metal material, which extended from the material of the mounting surface and of the material to the outside Disc elements of the piezoelectric sensor deviates. Furthermore, sensitivity can be influenced by the shape or dimension of the adapter plate.
[0016] Die Wahl des Materials und der Dimension der Adapterplatte, die aus einem Metallmaterial bestehen soll, bestimmt die Charakteristiken des piezoelektrischen Sensors. Beispielsweise kann das Metallmaterial aus einer Aluminiumleichtmetall- Legierung, Kupfer und Stahlmaterialien bestehen.The choice of the material and the dimension of the adapter plate, which is to be made of a metal material, determines the characteristics of the piezoelectric sensor. For example, the metal material may be made of an aluminum light alloy, copper and steel materials.
[0017] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several execution paths representing drawings. Here are the drawings and their description further features and advantages of the invention.
[0018] Es zeigen: [0019] Figur 1: schematisiert einen Schnitt durch einen piezoelektrischen Sensor nach der[0019] FIG. 1 shows schematically a section through a piezoelectric sensor according to FIG
Erfindung [0020] Figur 2 [0021] Figur 3 [0022] Figur 4 [0023] Figur 5 die Draufsicht auf das Sensorelement nach Figur 1 die Seitenansicht der Anordnung nach Figur 2 eine Abwandlung der Figur 3 unter Hinzunahme einer Adapterplatte eine Abwandlung von Figur 3 bei einer anderen Ausbildung der Plattenelemente [0024] Figur 6: die Ausbildung der Materialbrücke mit der Verlängerung durch Plattenelemente in Seitenansicht [0025] Die Fig. 1 zeigt ein Sensor zur Detektion von Körperschall mit einem Piezoelement 12, das zur Detektion von Schallwellen in einem Festkörper dient. Das Piezoelement 12 besteht aus einem Stapel von aneinander befestigten Teilelementen, die miteinander stapelförmig verbunden sind. Ein derartiges Piezoelement besitzt eine große Kapazität und hat somit den Vorteil geringerer Störempfindlichkeit. Zu beiden Seiten des Piezoelementes 12 sind Isolierelemente 11 angeordnet, die beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Piezomaterial gebildet sein können.FIG. 4 shows the plan view of the sensor element according to FIG. 1, the side view of the arrangement according to FIG. 2, a modification of FIG. 3 with the addition of an adapter plate, a modification of FIG. 3. [0022] FIG in another embodiment of the plate elements Figure 6: the formation of the material bridge with the extension by plate elements in side view Fig. 1 shows a sensor for the detection of structure-borne noise with a piezoelectric element 12, for the detection of sound waves in a solid serves. The piezoelectric element 12 consists of a stack of sub-elements attached to one another, which are connected to one another in a stack-shaped manner. Such a piezoelectric element has a large capacity and thus has the advantage of lower susceptibility to interference. On both sides of the piezoelectric element 12 insulating elements 11 are arranged, which may be formed, for example, of alumina or piezoelectric material.
[0026] Wie Fig. 1 ferner zeigt, ist das Piezoelement 12 in eine Materialbrücke 13 integriert, die zwei gleichartige Schenkel 14 aufweist, die einen Winkel von etwa 150° einschließen. Die beiden Schenkel 14 der Materialbrücke 13 sind über eine zug- und biegeelastische Materialverbindung 18 miteinander verbunden, die einstückig mit jeweils einem Aussenbereich 15 der Schenkel 14 verbunden ist. Mit anderen Worten bilden die beiden Schenkel 14 und die Materialverbindung 18 ein einstückiges Bauteil, das hier aus Stahl hergestellt ist.1 further shows, the piezoelectric element 12 is integrated in a material bridge 13, which has two similar legs 14, which enclose an angle of about 150 °. The two legs 14 of the material bridge 13 are connected to each other via a tensile and flexural elastic material connection 18, which is integrally connected to an outer region 15 of the legs 14. In other words, the two legs 14 and the material connection 18 form a one-piece component, which is made of steel here.
[0027] Wie Fig. 1 ferner zeigt, erstreckt sich die zug- und biegeelastische Materialverbindung 18 unterhalb des Piezoelementes 12 zwischen den beiden Aussenbereichen 15 der Schenkel 2/7 österreichisches Patentamt AT 13 629 Ul 2014-05-15 14, wobei die Materialverbindung 18 als wellenförmiger Steg ausgebildet ist, der annähernd eine Doppel-S-Form bildet.As further shown in FIG. 1, the tension and flexurally elastic material connection 18 extends below the piezoelectric element 12 between the two outer regions 15 of the legs of the Austrian patent office AT 13 629 Ul 2014-05-15 14, wherein the material connection 18 is formed as a wave-shaped ridge, which forms approximately a double-S-shape.
[0028] Jeder der beiden Schenkel 14 der Materialbrücke 13 weist an seinem inneren Ende eine plane Kontaktfläche für das Piezoelement 12 bzw. die Isolierelemente 11 auf, wobei die Kontaktflächen der beiden Schenkel 14 zueinander planparallel sind. In ihren Aussenbereichen 15 sind die beiden Schenkel 14 mit jeweils einer Befestigungsfläche 19 versehen, die zur Befestigung der Materialbrücke 13 an einer Montagefläche dient. Hierbei verlaufen die beiden Befestigungsflächen 19 koplanar und senkrecht zu den Kontaktflächen der Materialbrücke 13. Fig. 1 lässt dabei erkennen, dass die Kontaktbrücke 13 im Wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Dreiecks bildet, wobei die Befestigungsflächen 19 im Bereich der Basis des Dreiecks angeordnet sind und das Piezoelement 12 der Basis des Dreiecks gegenüberliegt.Each of the two legs 14 of the material bridge 13 has at its inner end a planar contact surface for the piezoelectric element 12 and the insulating elements 11, wherein the contact surfaces of the two legs 14 are plane-parallel to each other. In their outer regions 15, the two legs 14 are each provided with a fastening surface 19, which serves for fastening the material bridge 13 to a mounting surface. Here, the two attachment surfaces 19 are coplanar and perpendicular to the contact surfaces of the material bridge 13. FIG. 1 shows that the contact bridge 13 essentially forms the shape of an isosceles triangle, wherein the attachment surfaces 19 are arranged in the region of the base of the triangle and the Piezo element 12 is opposite to the base of the triangle.
[0029] Das Piezoelement 12 und die Schenkel 14 der Materialbrücke 13 sind symmetrisch zu einer Mittelebene M angeordnet, wobei der Querschnitt der Schenkel 14 etwa dreimal so groß ist wie der des Piezoelementes 12.The piezoelectric element 12 and the legs 14 of the material bridge 13 are arranged symmetrically to a center plane M, wherein the cross section of the legs 14 is about three times as large as that of the piezoelectric element 12th
[0030] Die beiden Befestigungsflächen 19 der Materialbrücke 13 sind so bearbeitet, dass sie eine unregelmäßig geformte Oberfläche besitzen, die gerillt ausgebildet ist.The two attachment surfaces 19 of the material bridge 13 are processed so that they have an irregularly shaped surface which is grooved.
[0031] Wie die Fig. 1 ferner zeigt, ist an der Materialbrücke 13 eine Halterung 24 vorgesehen, um eine Platine 26 mit elektronischen Bauteilen 28 zu lagern. Die Halterungen 24 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils aus einer U-förmigen Halteklammer gebildet, die in eine Nut eingesetzt ist, welche an der Oberseite der beiden Schenkel 14 vorgesehen ist. Die jeweils freien Enden der Halterungen 24 sind durch die Platine 26 gesteckt und mit dieser fixiert, wobei das Piezoelement 12 über elektrische Zuleitungen mit der Platine 26 verbunden ist, deren elektronische Bauteile 28 einen Vorverstärker bilden.1 further shows, a holder 24 is provided on the material bridge 13 to support a board 26 with electronic components 28. The brackets 24 are each formed in the illustrated embodiment of a U-shaped retaining clip which is inserted into a groove which is provided on the upper side of the two legs 14. The respective free ends of the holders 24 are inserted through the circuit board 26 and fixed thereto, wherein the piezoelectric element 12 is connected via electrical leads to the board 26, the electronic components 28 form a preamplifier.
[0032] Der vorstehend beschriebene Sensor ist in ein einseitig offenes Gehäuse 10 eingesetzt, das eine Steckverbindung 27 zum Kontaktieren des Sensors aufweist.The sensor described above is used in a housing 10 open on one side, which has a plug-in connection 27 for contacting the sensor.
[0033] Wie hierbei die Fig. 1 verdeutlicht, ist der Sensor so in dem Gehäuse 10 angeordnet, dass die Aussenbereiche 15 der Materialbrücke 13 geringfügig um etwa 0,5 mm, über die Umfangskontur des Gehäuses 10 hinausragen. Es ist auch erkennbar, dass sich noch ein Teil der Materialverbindung 18 ausserhalb des Gehäuses 10 befindet.As this case, Fig. 1 illustrates, the sensor is arranged in the housing 10 that the outer regions 15 of the material bridge 13 protrude slightly by about 0.5 mm, over the peripheral contour of the housing 10. It can also be seen that a part of the material connection 18 is still outside the housing 10.
[0034] Nach erfolgter Montage des Sensors an der Montagefläche ist sichergestellt, dass ein akustisches Spektrum, welches sich innerhalb des Festkörpers fortpflanzt, sich auch auf das Piezoelement 12 überträgt, da mit Hilfe der Materialbrücke 13 ein akustischer Nebenschluss erzeugt worden ist. Die aufgrund des Schalls im Festkörper vorhandenen Druckschwankungen werden von dem Piezoelement 12 direkt in elektrische Signale umgewandelt, wobei für akustische Wellenlängen, die größer als die Länge der Brücke sind, die Brücke 13 verbogen und das Piezoelement 12 gedehnt oder gestaucht wird. Bei einer konvexen Verformung der Oberfläche des Festkörpers entsteht im Bereich des Piezoelementes 12 eine Zugspannung, wohingegen bei eine konkaven Krümmung der Oberfläche des Festkörpers eine Druckspannung entsteht. Der erfindungsgemäße Sensor ist somit besonders sensitiv für Oberflächenschwingungen, deren Wellenlänge in der gleichen Größenordnung wie die Länge der Materialbrücke 13 liegt.After installation of the sensor on the mounting surface ensures that an acoustic spectrum, which propagates within the solid, also transmits to the piezoelectric element 12, since with the aid of the material bridge 13, an acoustic shunt has been generated. The existing due to the sound in the solid pressure fluctuations are converted by the piezoelectric element 12 directly into electrical signals, for acoustic wavelengths that are greater than the length of the bridge, the bridge 13 is bent and the piezoelectric element 12 is stretched or compressed. In the case of a convex deformation of the surface of the solid, a tensile stress is created in the region of the piezoelectric element 12, whereas a compressive stress arises in the case of a concave curvature of the surface of the solid. The sensor according to the invention is thus particularly sensitive to surface vibrations whose wavelength is in the same order of magnitude as the length of the material bridge 13.
[0035] In Abweichung zu der Konstruktion nach der DE 103 54 281 A1 sieht die Erfindung vor, dass die dort gezeigte Materialbrücke 13 als werkstoffeinstückiges Teil durch seitlich verlängerte Plattenelemente 30 nach außen geführt ist.In deviation from the construction according to DE 103 54 281 A1, the invention provides that the material bridge 13 shown there as a material integral part is guided by laterally extended plate members 30 to the outside.
[0036] Wichtig hierbei ist, dass die Plattenelemente 30 eine werkstoffeinstückige Verbindung mit der Materialbrücke 13 bilden und so als integrale Teile nach außen, außerhalb des Gehäuses des Sensors geführt sind, um so im Außenbereich Bohrungen 33 für eine formschlüssige Verbindung auf einer nicht näher dargestellten Montagefläche zu bieten.It is important that the plate members 30 form a material integral connection with the material bridge 13 and are guided as integral parts to the outside, outside of the housing of the sensor, so in the outer area holes 33 for a positive connection on a non-illustrated Mounting surface to offer.
[0037] Wie im allgemeinen Teil ausgeführt, ist die Erfindung nicht auf die Anbringung von Bohrungen und Schraub- und Nietverbindungen in diesem Bereich beschränkt.As stated in the general part, the invention is not limited to the attachment of holes and screw and rivet joints in this area.
[0038] In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Erfin- 3/7 österreichisches Patentamt AT13 629U1 2014-05-15 dungsgemäßen Plattenelemente 30 im Bereich von Trennlinien 32 als werkstoffgetrennte Teile an der Materialbrücke 30 angeformt sind.In another embodiment of the invention, it can be provided that the plate elements 30 according to the invention are formed on the material bridge 30 in the region of parting lines 32 as material-separated parts.
[0039] Eine solche Anformung muss hohe Zug- und Druckkräfte übertragen, und die Trennlinie 32 muss deshalb eine formstabile Verbindung bilden.Such Anformung must transmit high tensile and compressive forces, and the dividing line 32 must therefore form a dimensionally stable connection.
[0040] Eine solche formstabile Verbindung kann z. B. als Schraubverbindung, als Schweißoder Passungsverbindung ausgebildet sein.Such a dimensionally stable compound can, for. B. be designed as a screw, as a weld or fit connection.
[0041] Die Erfindung ist also nicht auf eine werkstoffeinstückige Verbindung der Materialbrücke mit den nach außen geführten Plattenelementen 30 beschränkt, sondern die Plattenelemente können auch als separate Teile formschlüssig mit den Seitenflächen der Materialbrücke verbunden sein.The invention is therefore not limited to a material integral connection of the material bridge with the outwardly guided plate members 30, but the plate members may be positively connected as separate parts with the side surfaces of the material bridge.
[0042] Der für die Biegeelastizität der Materialbrücke 13 sorgende Hohlraum 31, der durch einen federnden Schenkel nach unten abgetrennt ist, kann mit einem beliebigen elastischen Werkstoff gefüllt sein.The care for the bending elasticity of the material bridge 13 cavity 31 which is separated by a resilient leg down, can be filled with any elastic material.
[0043] Die Figur 2 zeigt die Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 1, wobei die Figur 3 wiederum eine Abwandlung zeigt, bei der erkennbar ist, dass die Plattenelemente 30 über Bohrungen 33 und dazugehörende Schraubverbindungen mit einer darunter liegenden Adapterplatte 35 formschlüssig verbunden sind, welche Adapterplatte ihrerseits mit Hilfe von Schraubverbindungen 34 auf einer Montagefläche befestigt wird.FIG. 2 shows the top view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 again showing a modification in which it can be seen that the plate elements 30 are positively connected via bores 33 and associated screw connections to an adapter plate 35 underneath. which adapter plate is in turn fastened by means of screw 34 on a mounting surface.
[0044] Gleiches zeigt die Figur 4, wo erkennbar ist, dass die Materialbrücke 13 in Form der Plattenelemente 30 nach außen verlegt ist und dort die Bohrungen 33 vorhanden sind, welche für eine Festlegung über eine Schraubverbindung mit der darunter liegenden Adapterplatte 35 sorgen.The same shows the figure 4, where it can be seen that the material bridge 13 is laid in the form of the plate members 30 to the outside and there are the holes 33 are provided which provide for a determination via a screw with the underlying adapter plate 35.
[0045] Die Figur 5 zeigt, dass die Adapterplatte 35 auch gewölbt oder in anderer Weise der Oberfläche der Montagefläche angepasst sein kann, wobei diese wiederum über Bohrungen 34 und zugeordnete Schraub- oder Nietverbindungen auf der Montagefläche festgelegt wird.Shows that the adapter plate 35 may also be curved or otherwise adapted to the surface of the mounting surface, which in turn is defined by holes 34 and associated screw or rivet on the mounting surface.
[0046] Die Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung der Figur 1, wo gezeigt ist, dass die Materialbrücke 13 über eine Schraubverbindung 40 mit den darunter liegenden Plattenelementen 30 verbunden ist und die Plattenelemente 30 wiederum mit Schraubverbindungen 34 auf eine Befestigungsfläche festzulegen sind. 4/7Figure 6 shows an embodiment of Figure 1, where it is shown that the material bridge 13 is connected via a screw 40 with the underlying plate members 30 and the plate members 30 are in turn set with screw 34 on a mounting surface. 4.7
österreichisches Patentamt AT 13 629 Ul 2014-05-15Austrian Patent Office AT 13 629 Ul 2014-05-15
ZEICHNUNGSLEGENDE 10 Gehäuse 11 Isolierelement 12 Piezoelement 13 Materialbrücke 14 Schenkel 15 Aussenbereich 16 - 17 - 18 zug- und biegelastische Materialverbindung 19 Befestigungsfläche 20 -21 -22 - 23 - 24 Halterung 25 - 26 Platine 27 Steckverbindung 28 Elektronische Bauteile 29 - 30 Plattenelement 31 Hohlraum 32 Trennlinie 33 Bohrung 34 Bohrung, Schraub- oder Nietverbindung 35 Adapterplatte 36 - 37 - 38 - 39 - 40 Schraubverbindung M = Mittensymmetrielinie 5/7DRAWINGS 10 Housing 11 Insulating element 12 Piezo element 13 Material bridge 14 Leg 15 Exterior 16 - 17 - 18 Tension and bending elastic material connection 19 Fixing surface 20 -21 -22 - 23 - 24 Mounting 25 - 26 Circuit board 27 Plug connection 28 Electronic components 29 - 30 Panel element 31 Cavity 32 Dividing line 33 Bore 34 Bore, screw or rivet connection 35 Adapter plate 36 - 37 - 38 - 39 - 40 Screw connection M = Center symmetry line 5/7
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATGM390/2011U AT13629U1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | PIEZOELECTRIC SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATGM390/2011U AT13629U1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | PIEZOELECTRIC SENSOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT13629U1 true AT13629U1 (en) | 2014-05-15 |
Family
ID=50686315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATGM390/2011U AT13629U1 (en) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | PIEZOELECTRIC SENSOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT13629U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4972713A (en) * | 1989-03-08 | 1990-11-27 | Kabushiki Kaisha Iwata Electric | Sensor of the theft and the like of automobiles |
| JPH06269090A (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Piezoelectric ultrasonic wave transmitter-receiver |
| DE10058986A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-06 | Siemens Ag | Impact sound sensor device for use in a motor vehicle has an oscillating weight to operate with a piezo element and a printed circuit board. |
| DE10354281A1 (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-23 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Sensor for detecting sound in solids has piezo element for detecting sound waves in solid body integrated into material bridge with at least two end regions with attachment surface for attaching material bridge to mounting surface |
-
2011
- 2011-07-08 AT ATGM390/2011U patent/AT13629U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4972713A (en) * | 1989-03-08 | 1990-11-27 | Kabushiki Kaisha Iwata Electric | Sensor of the theft and the like of automobiles |
| JPH06269090A (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Piezoelectric ultrasonic wave transmitter-receiver |
| DE10058986A1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-06 | Siemens Ag | Impact sound sensor device for use in a motor vehicle has an oscillating weight to operate with a piezo element and a printed circuit board. |
| DE10354281A1 (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-23 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Sensor for detecting sound in solids has piezo element for detecting sound waves in solid body integrated into material bridge with at least two end regions with attachment surface for attaching material bridge to mounting surface |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3600062C2 (en) | Drum unit | |
| DE60116822T2 (en) | Load sensor with a plate-like voltage-generating unit, which is equipped with expansion elements | |
| DE3631647A1 (en) | THICK LAYER STRETCH MEASUREMENT STRIP FOR MEASURING STRESSES AND STRESSES IN MECHANICAL PARTS AND STRUCTURES | |
| EP1688727A1 (en) | Force measuring device and elongation measuring element | |
| DE2855746A1 (en) | PIEZOELECTRIC STRETCH SENSOR | |
| DE102009042979B4 (en) | Tendon tension sensor | |
| DE102019201521A1 (en) | Chassis component with a measuring device | |
| DE10841729T1 (en) | Device for measuring the load in a component | |
| DE102008030718A1 (en) | Device for the clamping attachment of a scale | |
| EP0987532B1 (en) | Measuring device for determining the overall starting torque, the friction moment of a screw head and the pre-stressing force of a tightened screw connection | |
| DE2631698C2 (en) | Force transducer | |
| EP2543978B1 (en) | Device for measuring force exerted on a measuring body | |
| AT13629U1 (en) | PIEZOELECTRIC SENSOR | |
| DE112006001303T5 (en) | strain detector | |
| EP2555331B1 (en) | Earth terminal | |
| EP0483912B1 (en) | Disk-shaped shear force sensor for a load cell | |
| DE1950836B2 (en) | EXTENSION MEASURING ARRANGEMENT | |
| DE3239877A1 (en) | Device for strain measurement | |
| DE102005006628B4 (en) | Measuring plate for a position measuring device | |
| DE102005048384B3 (en) | Force fit controlling device, e.g. for connection of two bodies, has two laminar construction units arranged flat one on top of other and surface of construction units has pressure sensor arranged using thin-film technology | |
| DE102017201968A1 (en) | Guide rail with measuring scale on the head side | |
| DE10354281B4 (en) | sensor | |
| DE102011052459B4 (en) | Joint arrangement for use in a motor vehicle | |
| EP1022546A1 (en) | Support for a measuring head | |
| WO2010086281A1 (en) | Belt holder device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20140731 |