Устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННЫХ ИЛИ МЕДЛЕННО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) Устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений, содержащее основной и установленный параллельно и соприкасаясь с ним дополнительный пьезоэлементы, снабженные электрическими выводами, отличающееся тем, что основной пьезоэлемент выполнен в виде пьезотрансформатора и соединен с источником переменного напряжения в противофазе с дополнительным пьезоэлементом, причем оба пьезоэлемента имеют одинаковые размеры. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряжений внутри сплошных сред из линейно упругих и пластических материалов (грунт, бетон, пластмассы и т.п.). Известно устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений,содержащее расположенные в одной плоскости основной пьезоэлемент и выполненный с отверстием вспомогательный пьезоэлемент, соединенный с источником переменного напряжения, причем основной пьезоэлемент расположен в отверстии вспомогательного 1. Недостатком данного устройства является ограниченность его применения, в частности, известное устройство не может быть использовано для измерения усилий или напряжений внутри твердой сплошной среды. Последняя объясняется тем, что при помещении указанного устройства в твердую сплошную среду механические напряжения равномерно действуют на все поверхности устройства, и вспомогательный пьезоэлемент при подача на него переменного 2054 1 электрического сигнала не может обеспечивать кратковременное периодическое высвобождение основного пьезоэлемента. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений, содержащее расположенные в одной плоскости основной пьезоэлемент и выполненный с отверстием вспомогательный пьезоэлемент, соединенный с источником переменного напряжения, причем основной пьезоэлемент расположен в отверстии вспомогательного, снабженное дополнительным пьезоэлементом, установленным параллельно основному и вспомогательному пьезоэлементам и соприкасающимся с ним, причем дополнительный пьезоэлемент соединен с источником переменного напряжения в противофазе с вспомогательным 2. Дополнительный и вспомогательный пьезоэлементы имеют одинаковые наружные размеры (диаметры). Диаметр отверстия вспомогательного пьезоэлемента приблизительно в 3 раза меньше наружного диаметра пьезоэлемента. Основной пьезоэлемент должен иметь такой диаметр, чтобы он мог разместиться внутри вспомогательного с небольшим зазором. Указанное устройство имеет систему электрических выводов, по трем из которых на вспомогательный и дополнительный пьезоэлементы подается возбуждающее переменное напряжение в противофазе, а с двух выводов, присоединенных к основному, снимается электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна механическому напряжению. Недостатком известного устройства является сложность конструкции и технологии изготовления. Сложным для изготовления является вспомогательный пьезоэлемент, так как он должен быть выполнен с отверстием. Задачей данного изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления устройства в целом и его составных частей в частности. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений, содержащем основной и установленный параллельно и соприкасаясь с ним дополнительный пьезоэлементы, снабженные электрическими выводами, в отличие от прототипа основной пьезоэлемент выполнен в виде пьезотрансформатора и соединен с источником переменного напряжения в противофазе с дополнительным пьезоэлементом, причем оба пьезоэлемента имеют одинаковые размеры. Вспомогательный пьезоэлемент вовсе отсутствует. Выполнение основного пьезоэлемента в виде пьезоэлектрического трансформатора позволяет упростить конструкцию путем упразднения вспомогательного пьезоэлемента. Соединение основного пьезоэлемента с источником переменного напряжения в противофазе с дополнительным пьезоэлементом позволяет, во-первых, возбудить пьезотрансформатор, во-вторых, обеспечивает колебания пьезоэлементов внутри сплошной твердой среды. Для того, чтобы при размещении устройства внутри сплошной твердой среды не повреждался какой-либо пьезоэлемент (больший по размерам) необходимо делать их одинаковыми. Кроме того, то что пьезоэлементы одинакового размера, позволяет упростить конструкцию, так как из одного из двух совершенно одинаковых пьезоэлементов изготавливаются пьезотрансформатор путем травления канавки на его поверхности. На фиг.1 изображено заявляемое устройство, на фиг.2 -вид сверху. Устройство содержит основной пьезоэлемент 1 и дополнительный пьезоэлемент 2, а также систему входных выводов 3 и систему выходных выводов 4. Основной пьезоэлемент выполнен в виде пьезотрансформатора. Это означает, что он имеет систему входных 3 и выходных 4 электрических контактов. Причем сигнал от входа к выходу передается за счет пьезоэлектрических свойств. На входе электрический сигнал преобразуется в механические колебания пластины за счет обратного пьезоэффекта, а на выходе механические колебания пластины преобразуются в электрический сигнал за счет прямого пьезоэффекта. Дополнительный элемент 2, включенный в противофазе, обеспечивает колебания основного элемента 1 внутри сплошной среды. Устройство работает следующим образом. Устройство помещают в контролируемую среду (стеклопластики, пластмассы, смолы находящиеся в жидком (расплавленном) состоянии), что можно сделать при литье,штамповке и т.д., при этом должен обеспечиваться свободный доступ к выводам 3 и 4. При подаче на пьезоэлементы 1 и 2 переменного напряжения в противофазе посредством выводов 3 элементы 1,2 совершают колебательные движения за счет обратного пьезоэффекта. На электрических контактах 4 возникает электрический сигнал на счет прямого пьезоэффекта, который снимают посредством выводов 4, и по его изменению, возникшему в результате внешних механических воздействий, судят о величине механических напряжений, используя при этом градуировочную характеристику устройства, полученную заранее. Градуировочная характеристика для 2 2054 1 каждого конкретного устройства уникальна, кроме того при градуировке подбирают оптимальное переменное напряжение, подаваемое на устройство посредством выводов 3 (добиваются максимальной чувствительности устройства). Заказ 0035 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3

МПК / Метки

МПК: G01L 1/16

Метки: измерения, механических, напряжений, устройство, изменяющихся, или, постоянных, медленно

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-2054-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-postoyannyh-ili-medlenno-izmenyayushhihsya-mehanicheskih-napryazhenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений</a>

Похожие патенты