Пьезоэлектрический датчик

 

Изобретение относится к области измерения неэлектрических величин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Светодиод 6 нреобразует электрический сигнал в световой поток. Входное сопротивление измерительного устройства 5 выбирают с учетом частотного спектра измеряемой силы таким образом, чтобы обеспечить условие стекания заряда с электродов пьезоэлемента 1 через входное сопротивление измерительного устройства 5 за время измерения приложенной силы . О величине измеряемой силы судят по величине светового потока, излучаемого светодиодом 6. Направление изменения из- .меряемой силы, моменты приложения и снятия внешнего усилия определяются выходным сигналом дискриминатора 8 полярности . 1 ил. со ГчЭ 00 оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 1 1/16, 9 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3961835/24-10 (22) 09.10.85 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (71) Одесский политехнический институт (72) P. Г. Джагупов и Ю. М. Завершинский (53) 531.781:531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 504929, кл. G Ol 1/16, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 143585, кл. G 01 1 9/08, 1960. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к области измерения неэлектрических величин. Цель изобретения — расширение функциональных

„„SU„„1323874 А 1 возможностей. Светодиод 6 преобразует электрический сигнал в световой поток. Входное сопротивление измерительного устройства 5 выбирают с учетом частотного спектра измеряемой силы таким образом, чтобы обеспечить условие стекания заряда с электродов пьезоэлемента 1 через входное сопротивление измерительного устройства 5 за время измерения приложенной силы. О величине измеряемой силы судят по величине светового потока, излучаемого светодиодом 6. Направление изменения измеряемой силы, моменты приложения и снятия внешнего усилия определяются выходным сигналом дискриминатора 8 полярности. 1 ил.

1323874

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 2955/45 Тираж 776 Погписное

I1ðîèçâoë<"Tâñííî-полиграфическое нреднриятие, г. Ужгород, угв Прсектная, 4

Изобретение относится к электрическим измерениям неэлектрических величин с помощью пьезоэлектрических преобразователей и может быть использовано для измерения сил, давлений и т. д.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлен пьезоэлектрический датчик.

Датчик содержит пьезоэлементы 1, 2, между которыми расположена прокладка 3, генератор 4 электрических сигналов, подключенный к электродам пьезоэлемента 2, измерительное устройство 5, подключенное к электродам пьезоэлемента 1 и содержащее параллельно включенные светодиод 6, фильтр-пробку 7 и дискриминатор 8 полярности, подключенный к выходу фильтрапробки 7.

Пьезоэлектрический датчик давления работает следующим образом.

Генератор 4 электрических сигналов настроен на резонансную частоту пьезоэлектрического трансформатора, образованного пьезоэлементами 1, 2 и упругим элементом 3. Пьезоэлемент 2 преобразует электрические колебания в механические, которые передак>тся через прокладку 3 к пьезоэлементу 1. Пьезоэлемент 1 преобразует механические колебания в электрический сигнал, который поступает на вход измерительного устройства 5.

Светодиод 6 преобразует электрический сигнал в световой поток. Величина светового потока определяется действующим значением электрического сигнала, снимаемого с электродов пьезоэлемента 1. В исходном состоянии величина светового потока имеет максимальную величину, поскольку пьезоэлектрический трансформатор находится в резонансе.

Фильтр-пробка 7, настроенный на рабочую частоту генератора 4, не пропускает на вход дискриминатора 8 полярности электрический сигнал, наводимый на электродах пьезоэлемента 1 вследствие трансформации энергии от генератора 4 к пьезоэлементу 1.

Измеряемая сила, деформируя элементы пьезоэлектрического трансформатора, выводит его из резонанса. При этом уменьшается величина коэффициента трансформации пьезоэлектрического трансформатора и, следовательно, уменьшается величина светового потока, излучаемого светодиодом 6.

При деформации пьезоэлемента 1 на его электродах вследствие прямого пьезоэффекта образуется электрический заряд, который вызывает протекание тока во входной цепи измерительного устройства 5. Причем этот электрический сигнал содержит в своем частотном спектре составляющие, отличные от

5 частоты, на которую настроен фильтр-пробка, и, следовательно, поступает на вход дискриминатора 8 полярности. При этом направление тока во входной цепи дискриминатора 8 полярности определяется направлением деформации пьезоэлемента, т. е. направлением изменения приложенной силы.

При импульсном воздействии силы на пьезоэлектрический трансформатор во входной цепи дискриминатора 8 полярности в моменты приложения и снятия внешнего усилия возникает импульс тока определенной полярности.

Дискриминатор 8 полярности в зависимости от направления тока во входной цепи вырабатывает на своем выходе стандартный сигнал, сигнализируя о направлении измерения измеряемого давления, о моментах приложения и снятия внешнего усилия.

Для обеспечения надежности работы устройства входное сопротивление измерительного устройства 5 выбирают с учетом частотного спектра измеряемой силы таким образом, чтобы обеспечить условие стекания заряда с электродов пьезоэлемента 1 через входное сопротивление измерительного устройства 5 за время изменения приложенной силы.

О величине измеряемой силы судят по величине светового потока, излучаемого светодиодом 6. Направление изменения измеряемой силы, моменты приложения и снятия внешнего усилия определяются выходным сигналом дискриминатора 8 поля р ности.

Пьезоэлектрический датчик, содержащий два пьезоэлемента, связанные между собой прокладкой, генератор, подключенный к электродам первого пьезоэлемента, и измерительный узел, подключенный к электро45 дам второго пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, измерительный узел выполнен в виде параллельно включенных светодиода и фильтра-пробки, выход которой соединен с входом дискриминатора полярности, при этом входное сопротивление цепи из последовательно соединенных фильтра-пробки и дискриминатора полярности выбрано меньше входного сопротивления светодиода.