SU815527A2

SU815527A2 - Ultrasonic piezoelectric pickup

Info

Publication number: SU815527A2
Application number: SU782574989A
Authority: SU
Inventors: Валерий Михайлович Шарапов; Игорь Георгиевич Минаев; Владимир Иосифович Савенков; Алексей Герасимович Завгородний
Original assignee: Sharapov Valerij M; Minaev Igor G; Savenkov Vladimir; Zavgorodnij Aleksej G
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1978-02-01
Publication date: 1981-03-23

Description

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК(54) ULTRASONIC PIEZOELECTRIC SENSOR

II

Изобретение относитс к силоизмерительной технике и может Лыть использовано дл измерени преимущественно статических усили .The invention relates to load measuring technique and can be used to measure mainly static forces.

По основному авт. св. 315963 известен ультразвуковой пьезоэлектрический датчик статических усилий, содержащий пьезоэлемент с двум системами электродов, одна из которых подключена к генератору, а друга - к измерительному прибору DlAccording to the main author. St. 315963 Ultrasonic piezoelectric static force sensor is known. It contains a piezoelectric element with two electrode systems, one of which is connected to the generator and the other to the measuring device Dl.

Однако известное устройство обладает невысокой чувствительностью.However, the known device has a low sensitivity.

Цель изобретени - повышение чувствительности ультразвукового пьезоэлектрического датчика путем управле ии контактной жесткостью в процессе измерени усилий.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of an ultrasonic piezoelectric sensor by controlling the contact stiffness during force measurement.

Цель достигаетс тем, что устройство снабжено концентратором колебательной скорости, жестко закрепленным своим большим оснбванием на поверхности .пьезоэлемента.The goal is achieved by the fact that the device is equipped with an oscillating velocity concentrator rigidly fixed by its large base on the surface of the piezoelectric element.

На лиг. 1 представлен вариант конструктивного выполнени предлагаемого датчика; на фиг. 2 - его эквивалентна схема; на Лиг. 3 - градуировочные характеристики известного и предлагаемого датчика.On the leagues. 1 shows a variant of the design of the proposed sensor; in fig. 2 - its equivalent circuit; on league. 3 - calibration characteristics of the known and proposed sensor.

Устройство содержит пьезоэлемент 1, возбуждающий генератор 2 и измерительный прибор 3. На поверхности пьезоэлемента установлен ультразвуковой концентратор 4 колебательной скорости .The device contains a piezoelectric element 1, an excitation generator 2 and a measuring device 3. An ultrasonic concentrator 4 of oscillatory velocity is installed on the surface of the piezoelectric element.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Под действием напр жени возбужда0 ющетО генератора пьезоэлемент 1 соверша эт резонансные механические колебани , амплитуда котогхлх при прочих равных услови х обратно пропорциональна величине предлагаемого к пье5 зоэлементу усили . Изменение амплитуды механических колебаний приводит к изменению показаний измерительного прибора, подключенного к выходной системе электродов пьеэоэлемента. 0 Измер емое усилие, прилагаемое к меньшему основанию концентратора, ограничивает его амплитуду колебаний, что приводит к уменьшению выходного напр жени .Under the action of the excitation voltage of the generator, the piezoelectric element 1 performs these resonant mechanical vibrations, the amplitude of which is, other things being equal, is inversely proportional to the magnitude of the force offered to the element. A change in the amplitude of mechanical vibrations leads to a change in the readings of a measuring device connected to the output system of the electrodes of the piezoelectric element. 0 The measured force applied to the smaller base of the concentrator limits its amplitude of oscillations, which leads to a decrease in the output voltage.

5five

Механизм повьаиени чувствительности датчика по сн етс эквивалентной схемой (фиг. 2), н.а которой пьезоэлемвнту соответствует резонансный контур СдС и идеальный трансЛорматорThe sensitivity sensing mechanism of the sensor is interpreted by an equivalent circuit (Fig. 2), in which the CdC resonant circuit and the ideal transLormator correspond to a piezoelectric element.

0 10 1

концентратору - повышающий трансформатор Jp , на выходе которого .включена емкостна нагрузка, соотввтств5поаа контактной жесткости, котора , в свою очередь, эквивалентна измер емому усилию.the hub is a step-up transformer Jp, at the output of which a capacitive load is connected, corresponding to the contact stiffness, which, in turn, is equivalent to the measured force.

При увеличении измер емого усили напр жение ыа выходе пьезоэлемента (Тр ) уменьшаетс , причем это изменение тем болыа&, чем больше коэф иииент трансформации концентратора.As the measured force increases, the voltage of the output of the piezoelectric element (Tp) decreases, and this change is more important & the greater the coefficient of transformation of the concentrator.

Повш1ение чувствительности датчика иллюстрируетс градуировочиыми характеристиками , откуда видно, что чувствительность -датчика на начально участке возрастает более, чем На пор док .The increase in the sensitivity of the sensor is illustrated by the calibration characteristics, whence it is seen that the sensitivity of the sensor in the initial part increases more than an order of magnitude.

Claims

1. USSR author's certificate No. 315963, cl. G 01 i 1/16, 1971 (prototype).

02ts.6a F, wc

3