HU214665B - Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor - Google Patents
Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor Download PDFInfo
- Publication number
- HU214665B HU214665B HU9201228A HU9201228A HU214665B HU 214665 B HU214665 B HU 214665B HU 9201228 A HU9201228 A HU 9201228A HU 9201228 A HU9201228 A HU 9201228A HU 214665 B HU214665 B HU 214665B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- piezoelectric
- signal terminals
- sensor according
- acceleration sensor
- ceramic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
A találmány földfüggetlen piezőelektrőmős győrsűlásérzékelő, nyőmásravagy nyírásra igénybe vett, győrsűlásjel-kivezetésekkel (8) ellátőttpiezőelektrőmős kerámia (13) jelátalakítóval, amely egységesérzékenységű, szimmetrikűs kimenetű illesztőerősítővel, valamint belsőárnyékőlással van ellátva, és amelyben egy érzékelőház (10) belsejébenlevő, ahhőz szilárdan rögzített, kívül szigetelő sővel (2) ellátőttcsavarszerű kötőelemre van legalább egy szeizmikűs tömeg (6) és egyvagy több, két őldalról győrsűlásjel-kivezetésekkel (8) ellátőttpiezőelektrőmős kerámia (13) felfűzve, tővábbá mely érzékelőgyőrsűlásjel-kivezetései (8) illesztő áramkörhöz vannakcsatlakőztatva. A találmány értelmében a győrsűlásjel-kivezetésekkel(8) ellátőtt egy vagy főbb piezőelektrőmős kerámia (13) vagy azőkmindegyike elektrőmősan összekötött, az érzékelőháztól (10) és apiezőelektrőmős kerámiától (13) elszigetelt árnyékőlólemezekkel (12)van két őldalról közrefőgva, amely árnyékőlólemezek (12) aző őskapacitást műtatnak a győrsűlásjel-kivezetés (8) és a piezőelektrőmőskerámia (13) felé; valamint a győrsűlásjel-kivezetésekhez (8) azérzékelőház (10) belsejében, a piezőelektrőmős kerámiáhőz (13 a lehetőlegközelebb elhelyezett szimmetrikűs impedanciaváltó áramkör (11) vancsatlakőztatva. Célszerűen a szeizmikűs tömeg (6) hőrnyőkkal vanellátva, és pőntős tömege az érzékenység azőnős értékű e állításáhőz ahőrnyőkba adagőlt, nagy sűrűségű töltőanyaggal kevert műgyantával (5)van jűsztírőzva. ŕFIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an earth-independent attenuator electrically conductive pulley detector with a pressure transducer (13) provided with plunger signal terminals (8) provided with a plurality of sensors having a uniform sensitivity, symmetric output, and an internal shade, in which the sensor housing (10) is firmly fixed, externally fixed. with a screw-like fastener provided with insulating seed (2) has at least one seismic mass (6) and one or more pressure-retaining ceramics (13) provided with two slots with gyroscope outlets (8), further coupled to the sensor circuit (8). According to the invention, one or the main accessory-electric ceramic (13) provided with the gland clamps (8) or any one of them is electrically bonded, with shade plates (12) isolated from the detector housing (10) and the tensile electrode (13), interposed from two shoulder, which are shade plates (12). generating prehistoric capacity towards the gland line (8) and the piezoelectric ceramic (13); as well as for the fusible signal terminals (8) inside the sensor housing (10), the clamping electric ceramic ceramic (13 is preferably connected to a symmetric impedance change circuit (11), preferably with the seismic weight (6) provided with heat shutters, and the mass of the sensitivity is prehistoric to this claim in the curves of this statement) with a high density, high density filler resin (5).
Description
A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 5 lap ábra)The scope of the description is 10 pages (including 5 pages)
HU 214 665 BHU 214 665 B
HU 214 665 ΒEN 214 665
A találmány tárgya olyan piezoelektromos gyorsulásérzékelő, amely ipari gépek rezgésének mérésére szolgál, ennélfogva igen jelentős zavaró környezeti tényezőknek van kitéve, például hőmérséklet-változás, nedvesség, mechanikai hatások, akusztikai zajok, elektromágneses mezők stb.The present invention relates to a piezoelectric acceleration sensor for measuring the vibration of industrial machines and is therefore subject to significant interfering environmental factors such as temperature changes, humidity, mechanical effects, acoustic noise, electromagnetic fields, and so on.
Ezek között igen jelentős helyet foglal el a földhurok okozta zavar és a triboelektromos, valamint az elektromágneses zavar.Among them, the disturbance of the earth loop and the triboelectric and electromagnetic disturbances occupy a very important place.
Az érzékelőnek az üzemi körülmények közötti felhasználásával kapcsolatban egyéb gyakorlati követelmények is felmerülnek. Ilyen például az érzékelők csereszabatossága a karbantartás során vagy az esetleges meghibásodáskor; valamint, hogy az érzékelő kimenőjele számítás nélkül kapcsolatba hozható legyen a mért fizikai mennyiséggel (ennek érdekében célszerű az átalakítási tényezőt egységnyire, például 1 mV/m/s2-re választani).There are other practical requirements for using the sensor under operating conditions. Examples of this are the sensitivity of the sensors during maintenance or eventual failure; and that the sensor output signal can be connected to the measured physical quantity without computation (for this purpose, it is advisable to select the conversion factor by one, e.g. 1 mV / m / s 2 ).
Az eddig ismert gyorsulásérzékelők különféle műszaki megoldásokkal próbálják csökkenteni a földhurok és a triboelektromos effektus okozta zavarokat, mint azt láthatjuk például a Brüel & Kjaer cég: Theory and Application Handbook című kiadványában (K. Larsen & Són A/S, Denmark, 1986 October), 1. Piezoelectric Accelerometers and Vibration Preamplifiers fejezetcím alatt.The so-called accelerometers so far have tried to reduce the disturbances caused by the earth loop and triboelectric effects by various technical solutions, as can be seen, for example, in Brüel & Kjaer's Theory and Application Handbook (K. Larsen & Són A / S, Denmark, October 1986), 1. Piezoelectric Accelerometers and Vibration Preamplifiers.
A földhurok és a triboelektromos effektus által okozott zavaron, valamint az elektromágneses zavaron az alábbiakat értjük:Disturbances caused by earth loop and triboelectric effects, as well as electromagnetic disturbance, are understood to mean:
1. Földhurok okozta zavaró jel1. Disturbance caused by earth loop
Nagyobb gépeknél gyakran előfordul, hogy a véges (nem zérus) földelési ellenálláson folyó áram miatt a rezgésmérő műszer földpontja és a gép burkolata között potenciálkülönbség keletkezik. Mivel az érzékelőt fémesen a géphez rögzítjük, ez a potenciálkülönbség a gyorsulásérzékelő és a távolabb elhelyezett rezgésmérő műszer között is fellép és zavaró jelként jelentkezik.For larger machines, it is often the case that the difference between the earthquake of the vibration meter and the machine casing is caused by the current on the finite (non-zero) ground resistance. Since the sensor is fixed metallically to the machine, this potential difference also occurs between the accelerometer and the distantly positioned vibration measuring device and is a disturbing signal.
2. Triboelektromos effektus okozta zavar2. Disturbance caused by triboelectric effect
Az árnyékolt kábel szigetelése és vezetői között keletkező töltések a kábel hajlítgatása, rezgése miatt ideoda vándorolnak. Ezen töltésáramlás összemérhető a piezokerámiában keletkező hasznos jellel, de független a mért gyorsulástól, ezért nemkívánatos zavaró jelet eredményez.Charging between the insulation and conductors of the shielded cable leads to an idode due to the bending and vibration of the cable. This charge flow is comparable to the useful signal generated in piezoceramics, but is independent of the measured acceleration, resulting in undesirable annoyance.
3. Elektromágneses és rádiófrekvenciás zavar3. Electromagnetic and radio frequency interference
Az elektromágneses zavar akkor keletkezik, amikor erősáramú vezeték van az érzékelő jelvezetékének közelében. Az eredő zavaró jelet megkülönböztetjük aszerint, hogy kapacitív vagy induktív csatolással kerül a jelvezetékbe.Electromagnetic disturbance occurs when a power line is near the sensor signal line. The resulting interfering signal is distinguished by being coupled to the signal line by capacitive or inductive coupling.
A fent említett zavarok csökkentésére alkalmazott eljárások a különböző típusú gyorsulásérzékelőknél a következők:The methods used to reduce the above-mentioned disturbances in the various types of accelerometers are as follows:
1. Normál érzékelő aszimmetrikus töltéserősítővel1. Normal sensor with asymmetric charge amplifier
Az érzékelőhöz drága, különleges árnyékolt kábelt használnak, amely csökkentett triboelektromos hatást eredményez. A földhurok okozta és a mágneses csatolású elektromágneses zavarok ellen nem véd.The sensor uses an expensive special shielded cable that results in a reduced triboelectric effect. Does not protect against earth loop and magnetic coupled electromagnetic interference.
2. Beépített erőstőjű érzékelő, áramkimenettel2. Built-in force sensor with current output
Triboelektromos effektus nem lép fel, viszont nem szünteti meg a földhurok okozta zavarokat. A kapacitív csatolású elektromágneses zavar ellen nem minden esetben véd.Triboelectric effect does not occur, but it does not eliminate the disturbances caused by the earth loop. It is not always protected against capacitive coupled electromagnetic interference.
Ha az érzékelőt szigetében szerelik, megszűnik a földhurok okozta zavar, viszont jelentkezhet a kapacitív csatolás miatt az elektromágneses zavar.If the sensor is mounted on an island, the disturbance caused by the earth loop disappears, but the electromagnetic disturbance may occur due to capacitive coupling.
3. Szimmetrikus gyorsulásérzékelő differenciális töltéserősítővel Nem csökkenti a triboelektromos hatást. Itt is különleges kábel szükséges, ráadásul két, külön árnyékolt érrel. Csökkenti a földhurok okozta zavarokat, de csak a szimmetria jóságának megfelelően.3. Symmetric Acceleration Sensor with Differential Charging Amplifier Does not reduce triboelectric effect. There's also a special cable here, and two separate shields. It reduces the disturbance caused by the earth loop, but only according to the goodness of symmetry.
Jól védett az elektromágneses zavar ellen.Well protected against electromagnetic interference.
Az US 4,586,377 lajstromszámú szabadalomban gyorsulásérzékelőként kettős piezoelektromos átalakító és két szeizmikus tömeg alkalmazását javasolták. Az egyik szeizmikus tömeg mellett a kisebb második mint járulékos szeizmikus tömeg működik, a két érzékelő érzékenységét összeszereléskor, a házba való beépítés előtt igyekeznek azonosra beállítani. A szeizmikus tömeget forgácsolással csökkentik. Ez nehézkes és költséges módszer. Az átalakító ugyan kisebb és könnyebb a korábbiaknál, így például repülőgépmotorok vibrációjának jelzésére jól használható, hátránya azonban továbbra is a külső zavarok iránti érzékenység.U.S. Patent No. 4,586,377 discloses the use of a dual piezoelectric transducer and two seismic mass sensors as an accelerometer. In addition to one seismic mass, the smaller second as an additional seismic mass works, the sensitivity of the two sensors is adjusted to the same before assembly into the housing. The seismic mass is reduced by cutting. This is a cumbersome and costly method. Although the converter is smaller and lighter than the previous ones, for example, it can be used to indicate the vibration of aircraft engines, but the disadvantage is still the sensitivity to external disturbances.
Célunk olyan érzékelő létrehozása volt, amely érzéketlen a felszerelési hely megválasztására, vagyis a vizsgált gép villamos potenciálviszonyai ne befolyásolják a mérési eredményeket, azaz ne jöhessen létre földhurok, és a hasznos jelet az elektromágneses zavaroktól mentesen, jelentős távolságra legyen képes továbbítani, valamint az átalakítási tényezője érzékelőről érzékelőre azonos és egységnyi értékű (1 mV/m/s2) legyen.Our aim was to create a sensor that is insensitive to the choice of the installation site, that is, the electrical potential of the test machine does not affect the measurement results, ie no earth loop can be created, and the useful signal can be transmitted free of electromagnetic disturbances, at a significant distance, and the conversion factor from the sensor to the sensor should be equal and equal to 1 mV / m / s 2 .
Felismertük, hogy a kitűzött célt csak egy, a háztól teljesen elszigetelt, szimmetrikus felépítésű, impedanciaillesztő elektronikus áramkörrel ellátott, az érzékenységet alkalmas eljárással azonos értékűre állított érzékelővel érhetjük el.We have discovered that the objective is achieved only by a sensor with a completely impermeable, impedance electronic circuit that is completely isolated from the house, and has the same sensitivity as a suitable method.
Ennek megfelelően földfuggetlen piezoelektromos gyorsulásérzékelőnk, amely nyomásra vagy nyírásra igénybe vett, gyorsulásjel-kivezetésekkel ellátott piezoelektromos kerámia jelátalakítóval, egységes érzékenységű, szimmetrikus kimenetű illesztőerősítővel, valamint belső árnyékolással van ellátva, és amelyben egy érzékelőház belsejében levő, ahhoz szilárdan rögzített, kívül szigetelőcsővel ellátott csavarszerű kötőelemre van legalább egy szeizmikus tömeg- és egy vagy több, két oldalról gyorsulásjel-kivezetésekkel ellátott piezoelektromos kerámia felfűzve, továbbá amely érzékelő gyorsulásjel-kivezetései illesztő áramkörhöz vannak csatlakoztatva, a találmány általános megoldása szerint olyan, hogy a gyorsulásjel-kivezetésekkel ellátott egy vagy több piezoelektromos kerámia vagy azok mindegyike elektromosan összekötött, az érzékelőháztól és a piezoelektromos kerámiától elszigetelt ámyékolólemezekkel van két oldalról közrefogva. Az ámyékolólemezek azonos kapacitást mutatnak a gyorsulásjel-kivezetés és a piezoelektromos kerámia felé. A gyorsulásjel-kivezetésekhez az érzékelőház belsejében, a piezoelektromos kerámiához a lehető legközelebb elhelyezett szimmetrikus impedanciaváltó áramkör van csatlakoztatva.Accordingly, our ground-level piezoelectric acceleration sensor, with pressure or shear, piezoelectric ceramic transducer with accelerator terminals, is equipped with a uniform sensitivity symmetric output amplifier, and an internal shield and a screw-like fastener inside a sensor housing that is firmly secured to the outside by an insulating tube. there is at least one seismic mass and one or more piezoelectric ceramics equipped with two-way acceleration terminals, and which sensors are coupled to an interface circuit according to the present invention, such that one or more piezoelectric ceramics with accelerator terminals or all of them are electrically interconnected, an isolation plate isolated from the sensor house and the piezoelectric ceramics with two sides. Adhesive plates have the same capacity for acceleration signal and piezoelectric ceramics. The symmetrical impedance switching circuit is located as close as possible to the piezoelectric ceramics inside the sensor housing for the acceleration signal terminals.
HU 214 665 ΒEN 214 665
A megoldásban az érzékelőelemként működő piezokerámiát nemcsak elszigeteltük az érzékelőháztól, hanem olyan árnyékolást is beépítettünk, amely az áramkör egy kis impedanciájú pontjára csatlakozik, és meghatározott értékű kapacitást mutat a piezoelektromos kerámia és az érzékelőház felé. Arra törekedtünk, hogy ezek a kapacitások az illesztő erősítő bemenetén és a piezoelektromos kerámia felületein a legteljesebb szimmetriát mutassák. Ezen kapacitások útján becsatolt zavaró jelek azonos értékűek és így az érzékelőhöz csatlakozó összegző erősítőben kioltódnak.In the solution, the piezoceramic as a sensing element is not only isolated from the sensor housing, but also includes a shield that connects to a small impedance point of the circuit and exhibits a specific value for the piezoelectric ceramic and the sensor housing. We tried to show these capacities to the fullest symmetry on the adapter amplifier input and on the piezoelectric ceramic surfaces. The interfering signals attached to these capacities are of the same value and are thus extinguished in the summation amplifier connected to the sensor.
A találmány további újdonsága, hogy a jelátalakító piezokerámiához a lehető legközelebb helyezünk el egy szimmetrikus impedanciaváltó áramkört. így, a szimmetrikus jeltovábbítás előnyeit megtartva, kiküszöböljük a triboelektromos zavarok keletkezésének lehetőségét és a hasznos jel egy közönséges sodrott érpárral kialakított árnyékolt kábelen nagy távolságra továbbítható. Impedanciaváltó áramkörként műveleti erősítőt alkalmazva, a fokozat erősítése széles hőmérséklet-tartományban állandó, és a tápenergia-igénye igen kicsi.A further novelty of the invention is that a symmetrical impedance switching circuit is placed as close as possible to the signal transducer piezoceramic. Thus, while retaining the advantages of symmetrical signaling, the possibility of generating triboelectric disturbances is eliminated and the useful signal can be transmitted over a long distance through a shielded cable with an ordinary twisted pair. As an impedance switching circuit using an operational amplifier, the gain of the stage is constant over a wide temperature range and its power demand is very low.
A találmány az egységnyi érzékenység megvalósítását nem a beépített illesztőfokozat erősítésének változtatásával, vagy az US 4,586,377 lajstromszámú szabadalomban javasolt módszerrel, a szeizmikus tömeg forgácsolással történő csökkentésével, hanem a fenti megoldásoktól eltérően a szeizmikus tömeg növelésével éri el.The invention achieves unit sensitivity not by altering the gain of the built-in interface or by the method proposed in U.S. Patent No. 4,586,377, by reducing the seismic mass by cutting, but by increasing the seismic weight by the above solutions.
Találmányunk szerint ezen érzékenységbeállítás újdonsága abban áll, hogy az érzékelő félig kész állapotában a szeizmikus tömeget a tömeg alkalmasan kiképzett hornyába csepegtetett nagy sűrűségű töltőanyaggal kevert műgyantával addig növeljük, amíg a kívánt érzékenységet el nem érjük. Ennek a módszernek jelentős előnye, hogy mechanikusan nem veszi igénybe a piezoelektromos és az egyéb alkatrészeket, valamint az érzékenység beállítása működés közben is elvégezhető.According to the present invention, the novelty of this sensitivity adjustment is that, in the semi-finished state of the sensor, the seismic mass is mixed with a high density filler dripped into a suitably trained groove of the mass until the desired sensitivity is reached. An important advantage of this method is that it does not use the piezoelectric and other components mechanically and the sensitivity can be adjusted during operation.
A továbbiakban a találmányt rajzok segítségével ismertetjük részletesebben:The invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
1. ábra A találmány elektromos kapcsolási rajzaFig. 1 An electrical circuit diagram of the invention
2. ábra A nyomásra igénybe vett gyorsulásérzékelő első kiviteli alakja, 1 db piezokerámiával, metszetbenFig. 2 First embodiment of pressure acceleration sensor with 1 piezoceramic in section
3. ábra A nyomásra igénybe vett érzékelő második kiviteli alakja, 2 db piezokerámiával, külső szimmetrizáló kondenzátorral, metszetbenFig. 3 Second embodiment of pressure sensor with 2 piezoceramics, external symmetry capacitor, intersection
4. ábra A nyomásra igénybe vett érzékelő harmadik kiviteli alakja, teljesen szimmetrikus felépítéssel, 2 db piezokerámiával, metszetbenFigure 4 The third embodiment of the pressure sensor, with a completely symmetrical structure, with 2 piezoceramics, intersected.
5. ábra Nyírásra igénybe vett érzékelő teljesen szimmetrikus felépítéssel 2 db piezokerámiával, metszetbenFigure 5 Shear sensor with fully symmetrical structure with 2 piezoceramics, intersected
Az 1. ábra a továbbiakban ismertetésre kerülő érzékelő összes kiviteli alakjára érvényes belső elektromos kapcsolást mutatja. Az egyforma RÍ és R2 ellenállások a kívülről kapott, az Uj és Uy kapcsok közötti tápfeszültséget megfelezik. Ezek közös pontjára csatlakozik a belső árnyékolás - amelyet a belső szaggatott vonal jelez valamint a műveleti erősítők munkapontját beállító R3 és R4 ellenállás.Figure 1 shows an internal electrical circuit for all embodiments of the sensor described below. Equal resistors R 1 and R 2 are separated from the outside by the voltage between the Uj and Uy terminals. The common shield is connected to their common point - indicated by the internal dashed line and the resistance of the operational amplifiers R3 and R4.
A P piezo-jelátalakító Uf, és Uf, kimeneteivel az El és E2 műveleti erősítők + bemenetel közé kapcsolódik. Ez a későbbiekben ismertetendő 8 gyorsulásjel-kivezetéseken át történik. Az El és E2 műveleti erősítők impedanciaillesztést és -erősítést végeznek. Innen a töltésekkel arányos feszültség a V£ és kimeneteken keresztül jut a mérőberendezésbe. Az erősített jel sodrott szimmetrikus érpáron való továbbítása távoli mérőberendezés alkalmazását is lehetővé teszi.The P piezo signal converter Uf and Uf with its outputs are connected between the input amplifiers El and E2 + inputs. This is done via the 8 acceleration terminals described below. Operational amplifiers El and E2 perform impedance matching and amplification. From here, the voltage proportional to the charges is transferred to the measuring device via the V £ and outputs. The transmission of the amplified signal on a twisted symmetric pair also allows the use of a remote measuring device.
A Cl és C2 kapacitás a P piezo-jelátalakító csatlakozópontjai és a belső árnyékolás közötti kapacitásokat jelölik. Ezek a találmány szerinti érzékelőben azonos értékűek, így az El és E2 műveleti erősítők bemenetelre jutó zavaró jelek is azonos szintűek lesznek és az érzékelőhöz csatlakozó összegző erősítőben kioltódnak.Capacity Cl and C2 denote the capacities between the connection points of the piezo transducer P and the inner shield. They are of the same value in the sensor according to the invention, so that the interfering signals at the inputs of the operation amplifiers E1 and E2 are also of the same level and extinguished in the summing amplifier connected to the sensor.
A 2. ábrán a gyorsulásérzékelő legegyszerűbb kiviteli alakja látható. Az érzékelő ezúttal a P piezo-jelátalakító szerepében egyetlen, nyomásra igénybe vett 13 piezoelektromos kerámiát tartalmaz. A felépítés „szendvics” szerkezetű, egy hosszanti átmenő elemre, esetünkben egy 4 tőcsavarra felfüzötten felülről indulva rendre a következő elemekből áll: egy hatlapú 3 anya, 6 szeizmikus tömeg, 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez, 7 kerámiaszigetelő, 8 gyorsulásjel-kivezetés, 13 piezoelektromos kerámia, 8 gyorsulásjel-kivezetés, 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez, 7 kerámiaszigetelő. A 4 tőcsavar a 10 érzékelőházba van beillesztve. Az említett elemek az alsó végével a 10 érzékelőházba erősített 4 tőcsavarra úgy vannak felfűzve, hogy egy 2 szigetelőcső attól elektromosan elszigeteli. A felfűzött elemeket a 6 szeizmikus tömeggel együtt a 3 anya szorítja le. A 12 ámyékolólemezek és a 8 gyorsulásjel-kivezetések lehetnek azonos kivitelűek, az ezeket alkotó 1 lemezek lehetnek például gyűrűs fémalátét formájúak. A 7 kerámiaszigetelők között belső árnyékolás céljából elhelyezett 12 ámyékolólemezek all szimmetrikus impedanciaváltó áramkör elektronikájának kis impedanciás pontjára csatlakoznak.Figure 2 shows the simplest embodiment of the acceleration sensor. This time, the detector includes a piezoelectric ceramic 13, which is pressurized, in the role of the P piezo transducer. The structure consists of a "sandwich" structure, a longitudinal through element, in our case, starting from top to bottom mounted on a bolt 4, one hexagonal nut, 6 seismic masses, 7 ceramic insulators, 12 soldering plates, 7 ceramic insulators, 8 accelerator terminals, 13 piezoelectrics ceramic, 8 accelerator terminals, 7 ceramic insulators, 12 solenoid plates, 7 ceramic insulators. The stud 4 is inserted into the sensor housing 10. Said elements with their lower end are fastened to the bolt 4 fixed to the sensor housing 10 so that an insulating tube 2 is electrically insulating therefrom. The mounted elements are pressed together by the nut 3 along with the seismic mass 6. The engagement plates 12 and the accelerator strips 8 may be of the same design, the plates 1 forming them may be in the form of, for example, a ring metal mat. Between the ceramic insulators 7, the soldering plates 12 arranged for internal shielding are connected to the low impedance point of the electronics of the symmetric impedance shift circuit.
Az érzékelőelemet képező 13 piezoelektromos kerámiáról a töltések a 8 gyorsulásjel-kivezetéseken keresztül jutnak az El, E2 műveleti erősítők bemenetére, a 11 szimmetrikus impedanciaváltó áramkört tartalmazó szerelt áramköri lapra, amely az érzékelési ponthoz a lehető legkisebb távolságra van elhelyezve. A 12 ámyékolólemezek szintén a 11 szimmetrikus impedanciaváltó áramkörhöz, annak szimmetriapontjához csatlakoznak. A 2. ábrán a 8 gyorsulásjel-kivezetések és a 12 ámyékolólemezek elvi kapcsolódása látható csak, mechanikai kapcsolódásukat az áramköri laphoz - a vezetéket - az átláthatóság érdekében nem jelöltük. Az eltávozó 9 kábel előnyösen sodrott szimmetrikus érpár.From the piezoelectric ceramics 13 constituting the sensing element, the charges are passed through the accelerator terminals 8 to the inputs of the operational amplifiers E1, E2, the mounted circuit board comprising the symmetric impedance shift circuit 11, which is positioned as small as possible to the detection point. The clamping plates 12 also connect to the symmetric point 11 of the symmetrical impedance change circuit. Figure 2 shows the principle connection between the accelerator terminals 8 and the engagement plates 12, and their mechanical connection to the circuit board - the wire - is not indicated for transparency. The departing cable 9 is preferably a twisted symmetrical pair.
A mérendő gyorsulás irányvektorát a 2. és a további ábrákon a felfelé mutató a gyorsulásvektor jelöli.The direction vector of the acceleration to be measured is indicated by the acceleration vector in the second and further figures.
A 6 szeizmikus tömeg fémből készült, galvanikusan azonos potenciálon van a 10 érzékelőházzal, és kialakítása olyan, hogy a 7 kerámiaszigetelőn keresztül azonos kapacitást képez a 12 ámyékolólemez felé felülről, valamint a 10 érzékelőház a 7 kerámiaszigetelőn keresztül a 12 ámyékolólemez felé alulról.The seismic mass 6 is made of metal, has a galvanically identical potential with the sensor housing 10, and is designed to provide the same capacity through the ceramic insulator 7 from the top of the debarking plate 12, and the sensor housing 10 through the ceramic insulator 7 towards the debarking plate 12 from below.
HU 214 665 ΒEN 214 665
A 6 szeizmikus tömeg nagy sűrűségű töltőanyaggal kevert 5 műgyanta kiöntéssel van jusztírozva, amelyet a 6 szeizmikus tömegben előzőleg kialakított hornyokba juttamnk be alkalmas mennyiségben.The seismic mass 6 is reinforced with a high density filler blended 5 resin poured into grooves previously formed in the seismic mass 6.
A gyorsulásérzékelőkben több 13 piezoelektromos kerámia is alkalmazható, amelyeket elektromos szempontból párhuzamosan kötünk egymással; így az eredő kapacitásuk és a töltésérzékenységük megnövekszik. A 3. és 4. ábrákon két-két darab 13 piezoelektromos kerámiát tartalmazó, belső árnyékolással ellátott érzékelők kiviteli alakjait mutatjuk be.In the accelerometers, several piezoelectric ceramics 13 can be used which are electrically connected in parallel; Thus, their resulting capacity and charge sensitivity are increased. Figures 3 and 4 illustrate embodiments of two shielded detectors 13 with piezoelectric ceramics.
A 3. ábrán lévő érzékelőben két 13 piezoelektromos kerámia foglal helyet, amelyeket az egyszerűbb felépítés miatt azonos polaritású oldalukkal egymásnak szembe fordítottunk, és így fogtunk a 7 kerámiaszigetelők és a 12 ámyékolólemezek közé. így az előzővel azonos módon egy 4 tőcsavarra felfűzött „szendvics” szerkezet felülről lefelé a következőképpen alakul: 3 anya, 6 szeizmikus tömeg, 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez, 7 kerámiaszigetelő, első 8 gyorsulási el-kivezetés, üső 13 piezoelektromos kerámia, 12 ámyékolólemez, második 13 piezoelektromos kerámia, második 8 gyorsulási el-kivezetés, 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez, 7 kerámiaszigetelő, és végül alul a 10 érzékelőház.The sensor in Figure 3 comprises two piezoelectric ceramics 13 facing each other with their polarity on the side of the same polarity, so as to be caught between the ceramic insulators 7 and the adhesive plates 12. Thus, in the same manner as above, a "sandwich" structure mounted on a bolt 4 is formed from top to bottom as follows: 3 nut, 6 seismic mass, 7 ceramic insulator, 12 adhesive plate, 7 ceramic insulator, first 8 acceleration outlet, outer piezoelectric ceramic 13, 12 pickup plate, a second piezoelectric ceramic 13, a second accelerator 8, a ceramic insulator 7, an adhesive plate 12, a ceramic insulator 7, and finally a sensor housing 10 below.
Abban az esetben, ha az így létrejövő érzékelőben a két párhuzamosan kapcsolt 13 piezoelektromos kerámia egyes csatlakozópontjai és a 12 ámyékolólemezek közötti kapacitás nem azonos, akkor ezt a különbséget külön, egy kiegyenlítő, 14 soros kondenzátor beépítésével szüntethetjük meg, amelyet sorosan a megfelelő ámyékolólemez és ezek közösített csatlakozópontja között helyezünk el.If the capacitance of the two sensors in the parallel-mounted piezoelectric ceramics 13 and the cladding plates 12 is not the same in the resulting sensor, then this difference can be eliminated by installing a separate capacitor 14, which is sequentially connected to the corresponding charge plate and these. it is placed between its interconnected connecting point.
A 4. ábrán bemutatott kiviteli alak szerinti érzékelőkialakítással biztosítható a 13 piezoelektromos kerámia 8 gyorsulásjel-kivezetési csatlakozópontjai és az 1 ámyékolólemezek közötti kapacitások azonossága. Az elrendezés célszerű kivitele a következő „szendvics” szerkezettel rendelkezik, amelyet ezúttal is egy 4 tőcsavarra fűztünk fel, és egy 3 anyával fogtunk össze: a 6 szeizmikus tömeg után két 7 kerámiaszigetelő között találjuk az első 12 ámyékolólemezt, majd két 8 gyorsulásj el-kivezetés között az első 13 piezoelektromos kerámia következik. Újabb 7 kerámiaszigetelőkkel közrefogva a második 12 ámyékolólemez, majd újabb 8 gyorsulásj el-kivezetés pár közé fogva újabb piezoelektromos kerámia, végül újabb 7 kerámiaszigetelők közötti harmadik 12 ámyékolólemez következik. A felfűzött sort alul a 10 érzékelőház záija, amely itt is a szilárd rögzítést biztosítja a 4 tőcsavar számára.The design of the sensor according to the embodiment shown in FIG. 4 ensures that the capacities of the accelerator output terminals 8 of the piezoelectric ceramic 13 and the interlocking plates 1 are identical. The preferred embodiment of the arrangement has the following "sandwich" structure, which is now attached to a bolt 4, and is clamped with a nut 3: after the seismic mass 6, there are two first insulating plates 12 between the two ceramic insulators, and then two accelerations 8 between the first 13 piezoelectric ceramics. Next to the 7 ceramic insulators, the second soldering plate 12, followed by another 8 acceleration removal pairs, is followed by another piezoelectric ceramics, and finally, a third 12 bonding plate between the 7 ceramic insulators. The threaded row is at the bottom of the sensor housing 10, which also provides a solid fastening for the stud bolt 4.
Az 5. ábra a belső árnyékolás alkalmazására mutat példát két darab, nyírásra igénybe vett 13 piezoelektromos kerámiát tartalmazó érzékelő esetén. A két, oldalsó irányban szimmetrikus „szendvics” szerkezet a következő: 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez, 7 kerámiaszigetelő, 8 gyorsulásjel-kivezetés, 13 piezoelektromos kerámia, 8 gyorsulásjel-kivezetés, 7 kerámiaszigetelő, 12 ámyékolólemez és 7 kerámiaszigetelő. Ez a szerkezet a 10 érzékelőház tengelyére szimmetrikusan, megkettőzve egy 2 szigetelőcsővel ellátott 4 tőcsavarra van felfűzve, melyet egy-egy 6 szeizmikus tömegen keresztül egy-egy 3 anya szorít le. Itt a 4 tőcsavar közepe van a 10 érzékelőházhoz erősítve.Fig. 5 shows an example of the use of internal shielding for two sensors containing shear 13 piezoelectric ceramics. The two "sandwich" structures symmetrically in the lateral direction are as follows: 7 ceramic insulators, 12 adhesive plates, 7 ceramic insulators, 8 acceleration terminals, 13 piezoelectric ceramics, 8 accelerator terminals, 7 ceramic insulators, 12 solenoid plates and 7 ceramic insulators. This structure is mounted symmetrically to the axis of the sensor housing 10, doubled by a bolt 4 having an insulating tube 2, which is pressed by a nut 3 through a seismic mass 6. Here, the center of the bolt 4 is attached to the sensor housing 10.
A fent említett érzékelők 13 piezoelektromos kerámiái mechanikusan sorba, elektromosan párhuzamosan vannak kötve.The piezoelectric ceramics 13 of the aforementioned sensors are mechanically connected in series, electrically parallel.
Az előbbiekben bemutatott találmány szerinti érzékelők alkalmazásával elérhető, hogy a rezgésmérő műszerek gyakorlatilag érzéketlenek legyenek a földhurok és a triboelektromos effektus okozta zavarokra, valamint az elektromágneses zavarokra is. Az érzékelők csereszabatosak; a földelési rendszer szabadon választható. A jusztírozás könnyen, hatékonyan és kevéssé költséges módon végeztető el.Using the above-described sensors according to the invention, it is possible that the vibration measuring instruments are practically insensitive to disturbances caused by the earth loop and the triboelectric effect as well as to the electromagnetic disturbances. The sensors are interchangeable; the earthing system is optional. Fixing is easy, efficient and cost-effective.
Az egyes kiviteli alakok a szakember köteles tudásába tartozó részleteikben módosíthatók. így például tőcsavar helyett bármely más hosszanti összefogást biztosító csavarszerű elem vagy anya helyett egyéb rögzítőelem alkalmazható. A kerámiaszigetelők is adott esetben más anyagú megfelelővel helyettesíthetőek.The individual embodiments may be modified in the details of those skilled in the art. For example, instead of a stud bolt, any other fastening element providing a longitudinal joint or other nut may be used. Ceramic insulators may also be optionally substituted with other material.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9201228A HU214665B (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU9201228A HU214665B (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9201228D0 HU9201228D0 (en) | 1992-07-28 |
| HUT70786A HUT70786A (en) | 1995-11-28 |
| HU214665B true HU214665B (en) | 1998-04-28 |
Family
ID=10981726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9201228A HU214665B (en) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU214665B (en) |
-
1992
- 1992-04-10 HU HU9201228A patent/HU214665B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU9201228D0 (en) | 1992-07-28 |
| HUT70786A (en) | 1995-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4085349A (en) | Piezo electric transducer for measuring instantaneous vibration velocity | |
| US4412317A (en) | Transducer for picking up mechanical vibrations, in particular seismic waves, and a seismic measuring system including such a transducer | |
| US3673442A (en) | Temperature compensated piezoelectric accelerometer | |
| US3374663A (en) | Vibration detector | |
| EP2610597B1 (en) | Vibration sensor | |
| US3390286A (en) | Hermetically sealed instrument transducer with external sensitivity selection | |
| US20230288444A1 (en) | Acceleration transducer | |
| US11747361B2 (en) | Acceleration transducer | |
| US11754589B2 (en) | Acceleration transducer | |
| US3651353A (en) | Piezoelectric pressure transducer with acceleration compensation | |
| US4052628A (en) | Dynamic, shear-mode piezoelectric pressure sensor | |
| DK169653B1 (en) | Shear type piezoelectric accelerometer | |
| US4545041A (en) | Shock-hardened hydrophone | |
| US4473768A (en) | Piezoelectric force-balance accelerometer system | |
| US3349629A (en) | Frequency damped transucer | |
| Chu | Zeroshift of piezoelectric accelerometers in pyroshock measurements | |
| US3506857A (en) | Compressive mode piezoelectric transducer with isolation of mounting base strains from the signal producing means thereof | |
| HU214665B (en) | Earthing-independent piezoelectric acceleration transducer with pressure or face-shear mode piezoelectric sensor | |
| CA1226621A (en) | Remote calibration for acoustic transducer array | |
| CN114427888A (en) | Double-group piezoelectric ceramic vibration pressure sensor | |
| US2536802A (en) | Accelerometer | |
| US5408440A (en) | Hydrophone circuit with electrical characteristics of a geophone | |
| Bynum et al. | Wind tunnel pressure measuring techniques | |
| US3118121A (en) | Variable reluctance transducer | |
| CA1074434A (en) | Piezo electric transducer for measuring instantaneous vibration velocity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary prot. cancelled due to non-payment of fee | ||
| DNF4 | Restoration of lapsed final protection | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |