Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия
Полезная модель относится к области контроля вибрации и удара, а именно к пьезоэлектрическим преобразователям, служащим для проведения метрологических работ для измерения параметров виброударных ускорений. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия состоит из корпуса, инерционного груза, измерительных пьезоэлементов, источник питания, средства поджатия измерительных пьезоэлементов. Средство поджатия измерительных пьезоэлементов включает в себя компенсационный пьезоэлемент в виде кольцевой шайбы между изоляторов. Компенсационный пьезоэлемент соединен с указанным источником питания с возможностью подачи напряжения в направлении его поляризации. Компенсационный пьезоэлемент может быть выполнен в виде набора кольцевых шайб.
1 н.п.п., 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Полезная модель относится к области контроля вибрации и удара, а именно к пьезоэлектрическим преобразователям, служащим для проведения метрологических работ при измерении параметров виброударных ускорений.
Из сведений, общедоступных до даты приоритета заявленного технического решения, известно следующее средство того же назначения:
Пьезоэлектрический измерительный преобразователь, содержащий корпус, инерционный груз, измерительные пьезоэлементы, источник питания, измерительный прибор, средство поджатия измерительных пьезоэлементов (патент РФ №2018134, МПК G01Р 15/02).
Это техническое решение является наиболее близким к заявленной полезной модели и, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа является снижение точности измерения вследствие изменения усилия поджатия компенсационного пьезоэлемента и, как следствие - неравномерности амплитудно-частотной характеристики прибора в процессе эксплуатации.
Полезная модель направлена на получение технического результата - повышение точности измерения за счет стабилизации амплитудно-частотной характеристики прибора.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия, содержащий корпус, инерционный груз, измерительные пьезоэлементы, источник питания, средство поджатия измерительных пьезоэлементов, измерительный прибор. Указанное средство поджатия измерительных пьезоэлементов состоит из компенсационного пьезоэлемента, размещенного в углублении инерционного груза и выполненного в виде кольцевой шайбы из пьезоматериала и винта, соединяющего корпус и инерционный груз, при
этом с обоих торцев компенсационного элемента со стороны сопряженных с ним головки винта и внутренней поверхности инерционного груза установлены изоляторы, причем компенсационный пьезоэлемент соединен с указанным источником питания с возможностью подачи напряжения в направлении его поляризации. В варианте использования компенсационный пьезоэлемент выполнен в виде набора кольцевых шайб.
Технический результат, достигаемый во всех случаях реализации объекта, обеспечивается следующей совокупностью новых, отличительных признаков:
Средство поджатия измерительных пьезоэлементов состоит из компенсационного пьезоэлемента, размещенного в углублении инерционного груза и выполненного в виде кольцевой шайбы из пьезоматериала и винта, соединяющего корпус и инерционный груз, при этом с обоих торцев компенсационного элемента со стороны сопряженных с ним головки винта и внутренней поверхности инерционного груза установлены изоляторы, причем компенсационный пьезоэлемент соединен с указанным источником питания с возможностью подачи напряжения в направлении его поляризации. Компенсационный пьезоэлемент может быть выполнен в виде набора кольцевых шайб.
На фиг.1 представлен общий вид преобразователя; на фиг.2 - график зависимости собственной частоты преобразователя от напряжения питания; на фиг.3 - представлены амплитудно-частотные характеристики преобразователя.
Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия, содержит корпус 1, инерционный груз 2, измерительные пьезоэлементы 3, измерительный прибор 4. Средство поджатия измерительных пьезоэлементов 3 состоит из размещенной в углублении инерционного груза кольцевой шайбы из пьезоматериала (компенсационного пьезоэлемента 5), винта 6, соединяющего корпус и инерционный груз. С обоих торцев компенсационного пьезоэлемента 5 со стороны сопряженных с ним головки винта 6 и внутренней поверхности инерционного груза 2 установлены изоляторы 7. Корпус 1 преобразователя вворачивается в измеряемый объект хвостовиком 8. Компенсационный пьезоэлемент 5 соединен с источником питания 9 с возможностью подачи напряжения в направлении его поляризации. В вариантном исполнении компенсационный пьезоэлемент 5 может быть выполнен в виде набора кольцевых шайб (не показано).
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения. Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Заявленное техническое решение промышленно применимо, поскольку оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано в метрологии для контроля вибрации и удара, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо.
Устройство работает следующим образом.
Предварительное поджатие измерительных пьезоэлементов с целью их колебательной системы на заданную частоту осуществляют на стадии сборки с использованием либо механических моментных ключей, либо путем тщательной подгонки винта, передающего усилие поджатия и последующего закрепления его до упора в корпус преобразователя. Однако, получение требуемого (расчетного) усилия поджатия измерительных пьезоэлементов, а, следовательно, и заданного значения резонансной частоты сложно при изготовлении и настройке.
Кроме того, в процессе эксплуатации преобразователей при одновременном воздействии внешних длительно действующих факторов происходит ослабление усилия поджатия. В связи с тем, что конструкция преобразователей неразборна, не представляется возможным произвести подстройку его резонансной частоты. Это обстоятельство в конечном счете влияет на точность измерения параметров вибрации и удара при проведении метрологических работ и поддержания заданного режима испытаний.
Технический эффект от использования данной полезной модели заключается в повышении эффективности и сокращении сроков испытаний промышленной продукции за счет повышения точности измерений.
1. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия, содержащий корпус, инерционный груз, измерительные пьезоэлементы, источник питания, измерительный прибор, средство поджатия измерительных пьезоэлементов, отличающийся тем, что указанное средство поджатия измерительных пьезоэлементов состоит из компенсационного пьезоэлемента, размещенного в углублении инерционного груза и выполненного в виде кольцевой шайбы из пьезоматериала и винта, соединяющего корпус и инерционный груз, при этом с обоих торцов компенсационного элемента со стороны сопряженных с ним головки винта и внутренней поверхности инерционного груза установлены изоляторы, причем компенсационный пьезоэлемент соединен с указанным источником питания с возможностью подачи напряжения в направлении его поляризации.
2. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь с регулируемым усилием поджатия по п.1, отличающийся тем, что компенсационный пьезоэлемент выполнен в виде набора кольцевых шайб.
