RU2643685C1 - Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки - Google Patents
Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643685C1 RU2643685C1 RU2016135982A RU2016135982A RU2643685C1 RU 2643685 C1 RU2643685 C1 RU 2643685C1 RU 2016135982 A RU2016135982 A RU 2016135982A RU 2016135982 A RU2016135982 A RU 2016135982A RU 2643685 C1 RU2643685 C1 RU 2643685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- transducer
- deformation
- calibration
- vibration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000026683 transduction Effects 0.000 abstract 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/22—Measuring piezoelectric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к метрологии, а именно к пьезоэлектрическим измерительным преобразователям вибрации и их калибровке. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с двумя пакетами пьезоэлектрических дисков, один из которых (входной) работает в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, что вызывает деформацию второго (выходного) пакета, работающего в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта. Представлены также способ деформационной калибровки пьезоэлектрического преобразователя в лабораторных условиях и в условиях эксплуатации. Совместное использование двух пакетов позволяет при калибровке в лабораторных условиях определить не только коэффициент преобразования преобразователя, но также соотношение между входным напряжением, подаваемым на пакет пьезоэлектрических дисков, работающий в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта и выходным напряжением пакета пьезоэлектрических дисков, работающих в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных свойств преобразователя вибрации, а также позволяет проводить калибровку преобразователя в эксплуатационных условиях без его демонтажа с объекта измерения и без использования вибростенда. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Суть изобретения
Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с двумя пьезоэлектрическими пакетами, один из которых (входной) работает в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, а другой, выходной, - в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, и способ его первичной калибровки в лабораторных условиях, позволяющий проводить последующие калибровки преобразователя вибрации в лабораторных условиях и калибровки в эксплуатационных условиях без демонтажа с действующего или остановленного объекта измерения (например, турбины).
Описание изобретения
Изобретение относится к метрологии, именно к пьезоэлектрическим измерительным преобразователям вибрации и их калибровке.
Преобразователь вибрации
Существующие пьезоэлектрические измерительные преобразователи вибрации (далее преобразователи) содержат один пакет пьезоэлектрических дисков, работающий в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта. Калибровка таких преобразователей как в лабораторных условиях, так и в условиях эксплуатации проводится с применением вибростенда в необходимых амплитудном и частотном диапазонах. (Ю.И. Иориш. Измерение вибрации. Машгиз. 1956 г.)
В отличие от существующих преобразователей, содержащих один пакет пьезоэлектрических дисков, работающий в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, в предлагаемом преобразователе используются два пакета, разделенных инерционной массой, в одном из которых используется прямой пьезоэлектрический эффект, а в другом - обратный пьезоэлектрический эффект.
Первичная калибровка в лабораторных условиях
Калибровка преобразователя в лабораторных условиях состоит из двух этапов, фиг. 1.
Этап 1. Калибровка проводится известным вибрационным способом с применением вибростенда в качестве источника синусоидальной вибрации. Коэффициент преобразования K1 определяется по формуле 
где U - амплитуда напряжения, a - амплитуда параметра вибрации (виброускорение, виброскорость или виброперемещение).
Этап 2. Деформационная калибровка
На входной разъем 7 преобразователя подают измеряемое вольтметром 11 синусоидальное напряжение от генератора 9 и усилителя 10 такой амплитуды Uвх, которая возбуждает деформацию пьезоэлектрического пакета 3, соответствующую амплитуде 
выходного напряжения на разъеме 8, измеряемую вольтметром 11, равную амплитуде, полученной при калибровке с использованием вибростенда, т.е. 
Это означает, что деформация пакета 4 при деформационной калибровке равна деформации при калибровке с использованием вибростенда, получаемой при амплитуде вибрации a. Следовательно, коэффициент преобразования K2, полученный при деформационной калибровке, равняется коэффициенту K1, полученному при вибрационной калибровке.
Калибровка в условиях эксплуатации
Схема деформационной калибровки в условиях эксплуатации показана на фиг. 2.
Если при первичной калибровке преобразователя с одним пакетом дисков в лаборатории описанный вибрационный способ является единственно возможным, то в эксплуатации он является весьма неудобным, поскольку требует остановки агрегата, на котором закреплен преобразователь, и его демонтажа с агрегата с целью установки на вибростенд. Подобная процедура требует для ее реализации большой промежуток времени. Кроме того, она может проводиться только при остановке агрегата, что часто бывает невозможным, поскольку межкалибровочный интервал, как правило, меньше межремонтного интервала агрегата, в течение которого преобразователь может быть демонтирован.
Использование для измерения предлагаемого преобразователя с двумя пакетами пьезоэлектрических дисков и деформационных методов калибровки позволяет проводить калибровку в условиях эксплуатации без остановки агрегата и без демонтажа преобразователя с работающего агрегата.
Деформационная калибровка в условиях эксплуатации отличается от деформационной калибровки в лабораторных условиях подключением узкополосного фильтра 12 между разъемом 8 преобразователя и вольтметром 11, что необходимо для выделения синусоидальной составляющей вибрации, частота которой равна частоте генератора 9.
Описание чертежей
1. Фиг. 1. Схематический чертеж преобразователя и способ его калибровки в лабораторных условиях.
2. Фиг. 2. Схематический чертеж преобразователя и способ его калибровки в условиях эксплуатации.
Описание чертежа на Фиг. 1
Преобразователь состоит из корпуса 1 и крышки 2, которая крепится к корпусу при помощи резьбового соединения таким образом, чтобы уплотнить два пакета пьезоэлектрических дисков 3 и 4 с инерционной массой 5. Пакет 4 работает в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, а пакет 3 - в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта. Преобразователь крепится к вибростенду 6. На входной разъем 7 подают синусоидальное напряжение, в результате чего пакет 3 возбуждает деформацию, которая через массу 5 передается на пакет 4. Электрический заряд, возникающий в результате деформации пакета 4, подается на внутренний (если таковой имеется) усилитель заряда, выходное напряжение которого подается на выходной разъем 8, или на внешний усилитель заряда (если внутреннего не имеется), соединенный с разъемом 8. Генератор 9, усилитель 10 и вольтметр 11 служат для подачи на разъем 7 синусоидального напряжения.
Описание чертежа на Фиг. 2
Преобразователь состоит из корпуса 1 и крышки 2, которая крепится к корпусу при помощи резьбового соединения таким образом, чтобы уплотнить два пакета пьезоэлектрических дисков 3 и 4 с инерционной массой 5. Пакет 4 работает в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, а пакет 3 - в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта. Преобразователь крепится к вибростенду 6. На входной разъем 7 подают синусоидальное напряжение, в результате чего пакет 3 возбуждает деформацию, которая через массу 5 передается на пакет 4. Электрический заряд, возникающий в результате деформации пакета 4, подается на внутренний (если таковой имеется) усилитель заряда, выходное напряжение которого подается на выходной разъем 8 или на внешний усилитель заряда (если внутреннего не имеется), соединенный с разъемом 8. Генератор 9, усилитель 10 и вольтметр 11 служат для подачи на разъем 7 синусоидального напряжения. Фильтр 12 необходим для выделения синусоидальной составляющей вибрации, частота которой равна частоте генератора.
Claims (3)
1. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с двумя пакетами пьезоэлектрических дисков, один из которых (входной) работает в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, что вызывает деформацию второго (выходного) пакета, работающего в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта.
2. Способ деформационной калибровки пьезоэлектрического преобразователя в лабораторных условиях, заключающийся в том, что на разъем (входной) пьезоэлектрического пакета, работающего в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, подают от генератора и усилителя измеренное вольтметром синусоидальное напряжение на требуемых частоте и амплитуде, которое возбуждает деформацию пьезоэлектрического пакета, работающего в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, при которой напряжение на его разъеме (выходном) и коэффициент преобразования пьезоэлектрического преобразователя вибрации равны соответственно выходному напряжению и коэффициенту преобразования при калибровке пьезоэлектрического преобразователя с использованием вибростенда.
3. Способ деформационной калибровки пьезоэлектрического преобразователя в условиях эксплуатации, заключающийся в том, что на разъем (входной) пьезоэлектрического пакета, работающего в режиме обратного пьезоэлектрического эффекта, подают от генератора и усилителя измеряемое вольтметром синусоидальное напряжение на требуемых частоте, на которую настроен узкополосный фильтр, и амплитуде, которое возбуждает деформацию пьезоэлектрического пакета, работающего в режиме прямого пьезоэлектрического эффекта, при которой напряжение на его разъеме (выходном) и коэффициент преобразования равны соответственно напряжению на выходе узкополосного фильтра и коэффициенту преобразования пьезоэлектрического преобразователя при его калибровке с использованием вибростенда.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135982A RU2643685C1 (ru) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016135982A RU2643685C1 (ru) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2643685C1 true RU2643685C1 (ru) | 2018-02-05 |
Family
ID=61173685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016135982A RU2643685C1 (ru) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2643685C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279819A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mitsubishi Materials Corp | 機械共振系を有する振動センサ |
| RU2160428C2 (ru) * | 1998-08-11 | 2000-12-10 | Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова | Пьезопленочный датчик многократного применения для измерения динамических деформаций |
| RU2176396C1 (ru) * | 2000-10-05 | 2001-11-27 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Способ дистанционного периодического контроля коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра |
| JP3279819B2 (ja) * | 1994-06-15 | 2002-04-30 | エスエムシー株式会社 | フィルタ装置 |
| RU2272299C1 (ru) * | 2005-03-22 | 2006-03-20 | Владимир Олегович Доронин | Способ дистанционной калибровки акселерометра в составе измерительного преобразователя и устройство для его осуществления |
| JP4491596B2 (ja) * | 2003-09-09 | 2010-06-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 加速度を検出するセンサの特性計測方法及び装置 |
| RU2555198C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Стенд для градуировки акселерометров |
-
2016
- 2016-09-07 RU RU2016135982A patent/RU2643685C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279819A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-11 | Mitsubishi Materials Corp | 機械共振系を有する振動センサ |
| JP3279819B2 (ja) * | 1994-06-15 | 2002-04-30 | エスエムシー株式会社 | フィルタ装置 |
| RU2160428C2 (ru) * | 1998-08-11 | 2000-12-10 | Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова | Пьезопленочный датчик многократного применения для измерения динамических деформаций |
| RU2176396C1 (ru) * | 2000-10-05 | 2001-11-27 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Способ дистанционного периодического контроля коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра |
| JP4491596B2 (ja) * | 2003-09-09 | 2010-06-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 加速度を検出するセンサの特性計測方法及び装置 |
| RU2272299C1 (ru) * | 2005-03-22 | 2006-03-20 | Владимир Олегович Доронин | Способ дистанционной калибровки акселерометра в составе измерительного преобразователя и устройство для его осуществления |
| RU2555198C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Стенд для градуировки акселерометров |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3830091A (en) | Accelerometer comparator | |
| RU2558679C1 (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов и моделей | |
| RU2603787C1 (ru) | Стенд для виброакустических испытаний образцов и моделей | |
| JP2006322934A (ja) | ねじり振動減衰器の検査方法 | |
| RU2558678C1 (ru) | Стенд для исследования ударных нагрузок систем виброизоляции | |
| KR101030325B1 (ko) | 다이나믹 댐퍼용 고유진동수 측정장치 | |
| Parisi et al. | Time and frequency domain assessment of low-power MEMS accelerometers for structural health monitoring | |
| RU2643685C1 (ru) | Пьезоэлектрический измерительный преобразователь вибрации с внутренним возбуждением деформации и способы его калибровки | |
| US10935679B2 (en) | Coupling evaluation geophone and method for eliminating ground-geophone coupling effect | |
| RU2605503C1 (ru) | Стенд для испытаний упругих элементов виброизоляторов с пьезовибратором | |
| RU152648U1 (ru) | Двухканальный акселерометр | |
| Schlegel et al. | Dynamic calibration of force transducers using sinusoidal excitations | |
| DK2707730T3 (en) | Calibration of rotational accelerometers | |
| CN109579976A (zh) | 一种压电式加速度传感器灵敏度系数校验方法 | |
| Vasilevskyi et al. | Technique of research uncertainty dynamic measurements of vibration acceleration of rotating machines | |
| Schlegel et al. | Application of a scanning vibrometer for the periodic calibration of force transducers | |
| Wisniewiski | Second generation shock tube calibration system | |
| RU2605504C1 (ru) | Стенд для испытаний упругих элементов виброизоляторов | |
| RU2643191C1 (ru) | Стенд для испытаний упругих элементов виброизоляторов | |
| JP5483113B2 (ja) | 粘度計 | |
| RU2466368C1 (ru) | Способ определения динамических характеристик тензометрического преобразователя давления (варианты) | |
| RU84569U1 (ru) | Пьезоэлектрический анализатор вибраций | |
| Zusman et al. | New effects of one-point mechanical metal-to-metal contact allowing the measurement of high-frequency vibration using handheld probes and heavy vibration sensors | |
| RU2538034C2 (ru) | Бездемонтажный способ поверки виброакустических приемников | |
| RU1775630C (ru) | Способ динамической градуировки динамометра и устройство дл его осуществлени |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180908 |