RO115827B1 - Traductor de vibratii, piezorezistiv - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un traductor de vibratii, piezorezistiv, folosit pentru a sesiza acceleratii statice, cat si dinamice, in testarea si monitorizarea sistemelor mecanice in toate domeniile tehnice. Traductorul de vibratii, piezorezistiv, conforminventiei, este caracterizat prin aceea ca, in scopul imbunatatirii caracteristicilor functionale, respectiv sensibilitate, sensibilitate transversala, raspuns la acceleratii mari si soc, liniaritatea raspunsului, este alcatuit dintr-o structura detip membrana plana, simetrica, decupata dupa un profil, si anume cu o zona centrala circulara (1), legata prin puntite (2) de o zona circulara periferica (3). Structura este solicitata la deformatii statice si dinamice de o forta aplicata perpendicular pe planul ei, in zona circulara centrala, anume forta inertiala creata de o masa seismica (8) atasata in zona circulara centrala. Deformatiile structurii sunt captate cu ajutorul unor depuneri piezorezistive (4 si 5), amplasate pe puntitele de legatura (2) dintre zona centrala circulara (1) si zona circulara periferica (3). Structura tip membrana plana este incapsulata intre un corp (6) si un corp (7) astfel incat zona circulara periferica sa fie rigid prinsa.

Description

Invenția se referă la un traductor de vibrații piezorezistiv folosit pentru a sesiza accelerații statice, cât și dinamice în testarea și monitorizarea sistemelor mecanice în toate domeniile tehnice.

Traductoarele piezorezistive au ca principiu de funcționare furnizarea unui semnal electric proporțional cu mișcarea vibratorie (în speță accelerația vibrației), semnal furnizat de elemente piezorezistive constituite din depuneri de Ge policristalin construite după modelul mărcilor tensometrice, careîși schimbă rezistența electrică, în funcție de deformația mecanică aplicată. Aceste rezistoare sunt depuse pe un rigid deformabil și conectate electric în punte Wheatstone.

Pe plan mondial se cunosc construcții de astfel de traductoare cu elemente piezorezistive depuse pe structuri metalice sau pe structuri din monocristale de siliciu decupate și profilate electrochimie. Structurile sunt în marea lor majoritate de tip lamela încastrată, ceea ce face construcția sensibilă la:

- sensibilitate transversală;

- rezonanțe parazite;

- limitări de accelerații mari, tip șoc.

Traductor de vibrații piezorezistiv, conform invenției, elimină dezavantajele construcțiilor practicate până în prezent, prin faptul că, este compus dintr-o structură tip membrană plană, simetrică, decupată după un anumit profil și anume, cu o zonă centrală circulară legată prin puntițe de o zonă circulară periferică, structură ce este solicitată inerțial și perpendicular pe planul ei de o masă seismică solidară cu zona centrală a membranei ale cărei deformații astfel rezultate sunt amplasate în puntițile de legătură în apropierea acestora de zonele circulare centrală și periferică, zone în care se depun straturi piezorezistive ce formează o punte Wheatstone întreagă, structura astfel concepută fiind încapsulată și încastrată pe periferia circulară între corp și un capac.

Traductorul de vibrații piezorezistiv, conform invenției prezintă următoarele avantaje:

- sensibilitate ridicată;

- eliminarea rezonanțelor parazite (liniaritate în răspuns);

- stabilitate mare la accelerații mari tip șoc;

- sensibilitate transversală mică;

- stabilitate termică mărită.

în cele ce urmează este descris un exemplu de realizare a traductorului de vibrații piezorezistiv, conform invenției, în legătură cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, structura destinată acestui tip de traductor;

- fig.2, secțiunea traductorului de vibrații piezorezistiv.

Traductorul de vibrații piezorezistiv, conform invenției, este compus dintr-o structură (fig. 1) tip membrană, plană, simetrică, decupată după un anumit profil și anume: o zonă centrală circulară 1, de amplasare masei legată prin puntițe de legătură 2, de o zonă circulară periferică 3. în zonele de capăt ale puntițelor de legătura 2, dintre zona centrală circulară 1 de amplasare a masei seismice și zona circulară periferică 3, se depun straturi piezorezistive 4 și 5.

în fig.2 structura traductorului piezorezistiv este asamblată într-un corp 6, iar un capac 7 realizează strângerea pe periferie a membranei. O masă seismică 8 este solidară cu zona centrală circulară 1 a membranei.

în momentul introducerii traductorului piezorezistiv de vibrații într-un câmp vibrator, masa seismică 8 se va deplasa inerțial față de ansamblul accelerometrului producând o deformație a puntițelor 2. Deformația puntițelor este captată de două

RO 115827 B straturi piezorezistive la tracțiune 4 și de alte două la compresiune'5, respectiv, invers 50 la schimbarea sensului forței inerțiale a masei seisimice 8. Aceste patru straturi piezorezistive formează o punte întreagă Wheatstone al cărei dezechilibru poate fi monitorizat cu un milivoltmetru.

Claims (1)

1. Traductor de vibrații piezorezistiv, caracterizat prin aceea că , în scopul îmbunătățirii caracteristicilor funcționale, respectiv, sensibilitate transversală, răspuns la accelerații mari și șoc, liniaritatea răspunsului, este alcătuit dintr-o structură proprie 60 de tip membrană plană, simetrică, decupată după un profil și anume, o zonă centrală circulară (1) legată prin puntițe (2) de o zonă circulară periferică (3), structură solicitată - --—la deformații statice și dinamice de o forță aplicată perpendicular pe planul ei în zona centrală circulară (1), anume, forța inerțială creată de o masă seismică (8) atașată în zona centrală circulară, deformațiile structurii fiind captate cu ajutorul unor depuneri 65 piezorezistive (4 și 5) amplasate pe puntițele de legătură (2), dintre zona centrală circulară (1) și zona circulară periferică (3), structura tip membrană plană fiind încapsulată între un corp (6) și un capac (7), astfel, încât zona circulară periferică să fie rigid prinsă.