SU1262598A1 - Композиционный перфорированный пьезоэлемент В.М.Петрова - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к пьезотехнйке и касаетс  приемных пьезоэлементов дл  использовани  их в качестве датчиков давлени , силы, ускорений, сейсмических колебаний, дл  приемников гидролокаторов, ульт развуковых дефектоскопов, томографов и т.п. Цель изобретени  - повьшение пье зочувствительности и технологичности изготовлени . На чертеже показан пьезоэлемент разрез. Пьезоэлемент содержит основание 1 из пьезокерамики например, ЦТС) электроды 2 и 3. Керамическому осно ванию 1 придана форма пьезоэлемента диска, пластины, полого цилиндра Отрубы) сферы. Одна рабоча  поверхность основани  1 гладка , на нее нанесен электрод 2, а втора  - рифлена , на ней образованы выступы 4 и углублени  5. Последние заполнены упругоподатливым диэлектриком с малой диэлектрической проницаемостью. Механическа  нагруж а, перпендикул рна  электродам пьезоэлемента, полностью прикладьгоаетс  к керамиче кой основе, вследствии чего пьезомо дуль d, пьезоэлемента близок к пьезомодулю d монолитной керамики. Ем кость пьезоэлемента в результате ри лени  уменьшаетс  в К раз, где 1 мо жет достигать 10 - 100. Это обеспечивает повьшение пьезочувствительности по напр жению в К раз по срав нению с монолитным пьезоэлементом с гладкими рабочими поверхност ми у керамики h а„/с где С - емкость на единицу площади рифленого пьезоэлемента. Пьезоэлемент работает следующим образом. При приложении вдоль оси Z, перпендикул рной электроду 3, давлени  р ввиду малой упругости диэлектрика , заполн ющего углублени  5, вс  нагрузка оказываетс  приложенной к керамическому основанию .1. Механическое напр жение в произволь ном сечении Z равно . d,, (Z). p/S(Z) , где S(Z) - площадь сечени  керамики приход ща с  на единицу площади пьезоэлемента. 82 В нерифленой части основани  (OeZ ) S(Z) 1 , а в рифленой (ct , где h - рассто ние между электродами) S(Z) x(Z)/a, если сечение выступов 4 имеет форму квадрата со стороной X равной у основани  а . За счет пр мого пьезоэффекта в пьезокерамике основани  1 генерируетс  электрическое поле, .напр женность которого в сечении Z равно на (Z) g.d,,(Z), где - пьезомодуль керамики. Напр жение между электродами, возникающее при действии давлени  Р, равно hh (Z).4dVpJ --% °с Напр жение с электродов подаетс  на усилитель с высоким входным сопротивлением и малой емкостью, обеспечивающий режим холостого хода работы пьезоэлемента. В этом случае величина пьезочувствительности равна h „ , к ,; г Г dZ f + „ J -i-(z) Коэффициент увеличени  пьезочувствительности за счет применени  рифлени  X составл ет if-i--s-|;€) с и показывает, во сколько раз пьезочувствительность J данного пьезоэлемента больше пьезочувствительности пьезоэлемента толщины h с гладкой рабочей поверхностью,изготовленного на базе пьезокерамики. Численные значени  коэффициента К завис т от формы и размеров выступов 4 на рифленой поверхности пьезокерамики , а главным образом от отношени  а/Ь, при котором еще выполн етс  сформулированное условие на модуль ЮнГа и диэлектрическую прони15аемость диэлектрика, заполн ющего углублени  5, составл ет 10 - 30 (тиловые значени  Е 1800, 2, . С 1Ш ГПа, а дл  эластомеров ГПа), Если ширина выступов измен етс  по линейному закону с высотой Z, т.е.х b + (а-Ь) -(h -Z)/(h -с), то коэффициент увеличени  пьезочувствительности

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Композиционный перфорированный пьезоэлемент, состоящий из 'пьезокерамической основы с перфорацией, выполненной перпендикулярно направлению остаточной поляризации основы и заполненной диэлектриком, а также из электродов, нанесенных на рабочие поверхности пьезоэлемента, отличающий с я тем, что, с целью повышения пьезочувствительности и технологичности изготовления, перфорация выполнена в виде сетчатого рифления на одной рабочей поверхности пьезокерамической основы.