SU898365A1 - Пьезоэлектрический сейсмоприемник - Google Patents

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измери тельной технике, в частности к приг борам, предназначенным дл  измерени  параметров вибраций и колебаний почвы , сооружений и машин. Известен сейсмоприемник, состо щий из корпуса, электромеханического преобразовател , выполненного в виде пьезокерамического диска, работающего на сжатие, и имеющего жидкостную инертную массу 1 J, Недостатки этого сейсмоприемника мала  чувствительность при регистрации низкочастотных колебаний малой амплитуды и невозможность измерени  с помощью одного и того же приемника как вертикальных так и горизонтал ных колебаний. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  пьезоэлектрический сейсмоприемник, содержащий цилиндрический корпус, на торцах которого закреплены пьезоэлек рические преобразователи, выполненны в виде сборки из металлической мембраны , на каждой стороне которой закреплен пьезокерамический диск 2. Однако этот сейсмоприемник имеет недостаточную чувствительность. Кроме того, его можно использовать только в водной среде. Цель изобретени  - повышение чувствительности сейсмоприемника. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом сейсмопри- емнике, содержащем цилиндрический корпус, на торцах которого закреплены пьезоэлектрические преобразователи , выполненные в виде сборки.из металлической мембраны и пьезокерамическйх дисков, закрепленных на каждой стороне мембраны, корпус заполнен жидкостной инертной массой, а кра  дисков на рассто нии Г 7/(0,6 + + 0,15)R от центра пол ризованы в обратном направлении по отношению к пол ризации его центральной части. 389 где R - радиус рабочей части пьезоэлемента . На фиг. 1 представлен сейсмоприемник , разрез; на фиг. 2 - параллельное соединение пьезоэлементов; на фиг. 3 - последовательное соединение пьезоэлементов. Жидкостна  инертна  масса 1, например ртуть, заключена между двум  пьезоэлектрическими преобразовател ми 2, которые закреплены в корпусе 3 с помощью крышек 4 через фторопластовые прокладки 5. Корпус вьшолнен составным с целью компенсации температурного расширени  жидкости. Каждый пьезопреобразователь представл в собой сборку из мембраны 6 и двух пьезокерамических дисков 7, закрепленных на ней. Сейсмоприемник работает следующим образом. При воздействии на него ускорени , инертна  масса 1 создает давление на пьезоэлементы
2. 2. Под действием давлени  пьёзопреобразователи 2 прогибаютс , при этом на их обкладках возникают зар ды, величина которых пропорциональна величине действующего ускорени . Применение таких пьезопреобразова телей и жидкостной инертной массы позвол ет использовать сейсмоприемник дл  работьд при любом его положении в пространстве в силу симметричности конструкции, Пг1и парал.1;ельном соединении (фиг. 2) пьвьопреобразователей 2 внешние по отношению к мембране, обкладки пьезокерамических дисков соединены с корп/сок, инертной массой и землей/ а сигнал, принимаемый с противоположных мембран, представл ет собой отклик сейсмоприемника на ускорение, действут-14ее. по оси чувствительности. При последовательном соединении (фкг. 3) полезный сигнал снимаетс  с внаш1-шх обкладок пьезоэлементов, причем чувствительность .сейсмоприемника вчетверо превышает его чувствительность при параллельном соединении пьезоэлементов, Стрелки на фиг. 2 и 3 показывают направление пол ризации пьезокерамики; Под- действием давлени , создаваемого инертной массой, на защемлен ,ный по контуру пьезоэлемент, он из- глбаатс , мен   свою форму. Подобного типа воздействи  привод т к по влению двух зон, в одной из которых пьезоэлемент испытывает деформацию раст жени , а в другой сжати . Поэтому при однопол рной по всей поверхности пол ризации дисков пьезоэлемента на одной и той же обкладке каждого диска одновременно индукцируютс  зар ды различных знаков , что значительно уменьшает величину результирующего зар да, а следовательно , снижает чувствительность самого пьезоэлемента. Дл  предотвращени  генерации зар дов различных знаков необходимо пьезокерамические диски на рассто нии Г7/(0,6 + 0,15)R (где R - радиус рабочей части пьезоэлемента ) от центра пол ризовать в обратном, по отношению к пол ризации центральной части диска, направлении, где Г (0,6 + 0,15)R - радиус окружности , дел щей пьезокерамический элемент на две зоны. Разнопол рна  по зонам пол ризаци  дисков приводит к тому, что на обкладках дисков пьезокерамического элемента индуцируютс  зар ды одного знака, хот  воздействие инертной массы на элемент попрежнему вызывает на нем деформации, сжати  и раст жени . В конечном итоге это приводит к увеличению чувствительности пьезоэлемента. Корпус предлагаемого сейсмоприемника изготовлен составным, центральна  .часть - из стали, а концевые из эбонита. Така  конструкци  позвол ет избежать паразитных деформаций пьезоэлементов из-за температурного изменени  объема инертной массы. При увеличении отношени  длины рабочей части корпуса к его диаметру уменьшаетс  вли ние поперечных составл ющих ускорени  на показани  сейсмоприемника . Использование между пьезокерамическими дисками металлической диафрагмы приводит к увеличению чувствительности и механической прочности пьезопреобразователей . Предлагаемый сейсмоприемник может быть использован дл  измерени  параметров как вертикальных, так и горизонтальных вибраций и колебаний почвы , сооружений и машин с чувствительностью , на пор док превышающей чувств-нтельность известных устройств. Формула изобретени  Пьезоэлектрический сейсмоприемник, содержащий циливдрический корпус, торцах которого закреплены пьезоэлектрические преобразователи, выполнен-; ный в виде сборки из металлической мембраны и пьезокерамических дисков, закрепленных на каждой стороне мембраны , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности- сейсмоприемника, корпус заполнен жидкостой инертной массой, а кра  дисков на рассто нии Г7/(0,6 + 0,15)R ст центра пол ризованы в обратном направлении по отношейию к пол ризации его центральной части, где R - радиус рабочей части пьезоэлемента. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Г ) Авторское свидетельство СССР № 642659, кл. G 01 V 1/16, 1976. 2, Глозман И. А. Пьезокерамика, М., Энерги , 1967, с. 142-144 (проготип ).