CS251248B2

CS251248B2 - Piezoelectronic transducer

Info

Publication number: CS251248B2
Application number: CS286182A
Authority: CS
Inventors: Florian Constantin V Chiurea
Original assignee: Inst Cercetari Stiintifice
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1987-06-11

Description

Vynález se týká piezoelektrického snímače axiálního ty-pu.The invention relates to a piezoelectric transducer of axial type.

Jde o snímač ze skupiny akcelerometrů, kterými se mořímechanické charakteristiky a vyšetřují kmitavé pohyby pohybu-jících se těles a soustav.It is a sensor from the group of accelerometers, by which the mechanical characteristics are examined and the oscillating movements of moving bodies and systems are examined.

Jsou známá různá konstrukční provedení axiálních piezo-elektrických snímačů, které obecně sestávají z válcového pouz-dra, v němž je uložena setrvačná hmota a které je upevněno natělese, jehož kmity se mají zjišíovat. Setrvačná hmota, kteráv důsledku své setrvačnosti má snahu si zachovat svůj stav asmysl pohybu, působí při kmitavých pohybech pulzujících tlakemna piezoclektric ký kotouč nebo svazek piezoelektrických ko-toučů, které převádějí pulsní pohyby setrvačné hmoty lineárněna napěíové elektrické impulsy.Various designs of axial piezoelectric transducers are known which generally consist of a cylindrical case in which the inertia mass is mounted and which is fixed to a body whose oscillations are to be detected. The inertial mass, which, by its inertia, attempts to maintain its state of motion, acts in the oscillating motion of the pulsating pressurized piezocelectric disk or the piezoelectric coil bundle, which converts the pulse movements of the inertia linearly into electrical voltage pulses.

Nevýhodou.takových snímačů je skutečnost, že neaktivníhmota snímače, kterou tvoří převážně pouzdro snímače a kteráje větší než aktivní setrvačná hmota, mění charakteristikyvibračního pohybu zkoumaného tělesa, zejména v případě malýchtěles, protože její hmotnost se přičítá ke hmotnosti vyšet-řovaného tělesa, na níž závisí amplituda a frekvence kmitů.The disadvantage of such sensors is the fact that the inactive mass of the sensor, which consists mainly of the sensor housing and which is larger than the active inertia mass, changes the characteristics of the vibration motion of the investigated body, especially in the case of small bodies, because its weight is added to the weight of the investigated body on which it depends oscillation amplitude and frequency.

Aby se zmenšil poměr neaktivní hmoty snímače, tedy jeho pouz-dra, k aktivní setrvačné hmotě, bývá setrvačná hmota vyrobe-na z drahých vzácných kovů jako je wolfram, osmium nebo iri-dium, které mají velkou hustotu, takže objem setrvačné luno tyje menší a velikost i hmotnost pouzdra může být rovněž inalá. 251248In order to reduce the ratio of the inactive mass of the sensor, ie its use, to the active inertia mass, the inert mass is made of expensive precious metals such as tungsten, osmium or iridium, which have a high density so that the inertia volume is smaller and the size and weight of the casing may also be other. 251248

Uvedené nevýhody jsou odstraněny u piezoelektrickéhosnímače typu podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvo-řen dotekovým členem opatřeným kotoučem, tvořeným dvěma pi-ezoelektrickými prstenci o stejné polaritě a orientovanýmik mezilehlému kotouči, upevněnému izolační objímkou na těs-nicí zátce válcového tělesa.The above-mentioned disadvantages are eliminated in the piezoelectric sensor of the invention, which is based on a tactile member having a disk formed by two pistons of the same polarity and an oriented intermediate disk fixed by an insulating sleeve to the sealing plug of the cylindrical body.

Další podstatou vynálezu je, že válcové těleso je vy-tvořeno jako Faradayova klec. > U piezoelektrického snímače podle vynálezu nejsou sní-mané vibrace ovlivněny zvětšováním hmotnosti kmitajícího tě-lesa o parazitní neaktivní hmotu pouzdra snímače.It is a further object of the invention that the cylindrical body is formed as a Faraday cage. > In the piezoelectric sensor according to the invention, the reduced vibration is not influenced by the increase in the mass of the oscillating body by the parasitic inactive mass of the sensor housing.

Snímač podle vynálezu je konstrukčně jednoduchý, výrob-ně snadný a levný, jeho hmotnost je omezena prakticky nahmotnost setrvačné hmoty, takže nemá vliv na průběh vyšetřo-vaných kmitů, jo funkčně naprésto spolehlivý a neobsahujeslitiny drahých kovů, které by zvyšovaly jeho výrobní cenu. Příklad provedení piezoelektrického snímače podle vyná-lezu je znázorněn na výkrese, na němž je snímač zobrazen vosovém řezu.The sensor according to the invention is structurally simple, easy to manufacture and inexpensive, its weight virtually limited by the mass of the inertia mass, so that it does not affect the course of the investigated oscillations, it functionally overlaps reliable and does not contain precious metal alloys that would increase its cost. An exemplary embodiment of a piezoelectric transducer according to the invention is shown in the drawing on which the transducer is shown in a wasp section.

IAND

Piezoelektrický snímač je tvořen dotekovým čepem 1opatřeným opěrným kotoučem a přecházejícího ve spojovacíválec b, na nějž navazuje šestihran c zakončený závitovýmnástavcem d k upevnění na neznázorněné těleso, jehož kmitysp mají měřit. Na opěrném kotouči £ dotekového Čepu 1. jeuloženo nejméně jedno čidlo A sestávající ze dvou piezo- 251248 3 - elektrických prstenců 2, jejichž strany se stejnou polaritouse dotýkají středového kotouče £ mezilehlého kotouče 3_.Koncový úsek f mezilehlého kotouče 3 tvoří jeden z oboupólů snímače.The piezoelectric transducer is formed by a contact pin 1 fitted with a support disk and passing into a connecting cylinder b, which is connected to a hexagon c terminated by a threaded insert d for attachment to a body (not shown) whose magnitude is to be measured. At least one sensor A consisting of two piezo-251248 3-rings 4 is provided on the support disk 6 of the contact pin 1, the sides of which have the same polarity of the central disk 6 of the intermediate disk 3. The end portion f of the intermediate disk 3 forms one of the transducers of the sensor.

Mezilehlý kotouč 2 .1° připevněn izolační objímkou £ ksetrvačné hmotě R ve tvaru pouzdra, jehož válcové těleso £je na jednom konci opatřeno závitovým úsekem £. Závitovýúsek £ tvoří druhý pól snímače a současně slouží pro připo-jení snímače k neznázornčnému elektrickému vodiči, kterým sepřenášejí elektrické impulsy generované piezoelektrickýmiprstenci 2. Na druhém konci má válcové těleso £ tvořícísetrvačnou hmotu B vnitřní závit h, do něhož je zašroubovánatěsnicí zátka 6, kterou prochází dotekový čep 1. Uvnitř vál-cového tělesa £ je uložena předpjatá pružina 7, která můžemít tvar prstence nebo kotouče a přitlačuje čidlo A k opěr-nému kotouči a dotekového čepu £ a k setrvačné hmotě B.The intermediate disk 21 is secured by an insulating sleeve 6 to the bushing-like mass R, the cylindrical body 6 of which is provided with a threaded portion 6 at one end. The threaded piece 8 forms the second pole of the sensor and at the same time serves to connect the sensor to a non-illustrated electrical conductor through which the electrical pulses generated by the piezoelectric ring 2 are transmitted. At the other end, the cylindrical body 6 forming the inert mass B has an internal thread h into which the sealing plug 6 is screwed through which it passes a contact pin 1. A biased spring 7 is disposed inside the cylindrical body 6, which may have the shape of a ring or disc and press the sensor A against the support disk and the contact pin 7 and the inertia mass B.

Pro detekci a měření chvění na výkrese neznázořnčnéhopředmětu se piezoelektrický snímač upevní zašroubováním zá-vitového nástavce d dotekového čepu £ na předmět, snímač sepřipojí k měřiči vibrací, k osciloskopu, elektronickému mi-livoltmotru nebo k analyzátoru kmitočtu prostřednictvímstíněného kabelu, který se připojí pomocí kontaktní spojkyo rozměrech odpovídajících rozměrům závitového úseku £válcového tělesa 5 piezoelektrického snímače. 251248To detect and measure vibration in a non-marker object plot, the piezoelectric transducer is mounted by screwing on the plug adapter d of the tactile pin onto the object, the transducer connects to a vibration meter, an oscilloscope, an electronic multiplexer, or a shaded frequency analyzer that connects via a contact jumper dimensions corresponding to the dimensions of the threaded portion 6 of the cylindrical body 5 of the piezoelectric sensor. 251248

Elektrický signál, stejně modulovaný jako kmitočetmechanických kmitá předmětu, na němž je snímač namontována o napětí úměrném zrychlení kmitů, získává se prostřednjtvím setrvačné reakce setrvačné hmoty A na čidlo A. 251248The electrical signal, as modulated as the frequency of the mechanical oscillations of the object on which the sensor is mounted at a voltage proportional to the vibration acceleration, is obtained through the inertia reaction of inertia mass A to sensor A. 251248

Claims

5 OF THE INVENTION

A piezoelectric transducer of the axial type, characterized in that it comprises a contact pin (1) provided with a support disk (a) formed by two piezoelectric rings (2) of the same polarity and oriented towards the intermediate disk (3) fixed by the insulating sleeve (4) on the sealing plug (6) of the cylindrical body (5) ·

2. A piezoelectric sensor according to claim 1, characterized in that the cylindrical body (5) is formed as a Paraday cage. Recognized by the invention on the basis of the results of expertise made by the State Inventory and Trademark Office, Bucharest * RO 1 drawing 251248