ПЬЕЗОДАТЧИК

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к пьезоэлектрическим датчикам механических ускорений, и может применяться для контроля вибрации выполненных из ферромагнитного материала корпусов машин и оборудования различного назначения, например, теплообменного оборудования.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности, принятым за прототип, является пьезодатчик (U28288, опубликовано 10.03.2003), содержащий корпус, упругий элемент, пьезоэлемент, элемент крепления, выполненный в виде постоянного магнита, опорный элемент. В корпусе содержатся также керамические прокладки, сейсмическая масса и два постоянных магнита, расположенные встречно-однополярно в основании корпуса. Эффект упругого элемента создается за счет того, что сейсмическая масса удерживается встречно-однополярными магнитами. Функцию пьезоэлемента в прототипе выполняет чувствительный элемент, который работает и на сдавливание и изгиб одновременно. Элемент крепления выполнен в виде магнитных присосок. Опорный элемент выполнен в виде упора, конус которого опирается на керамическую прокладку и пьезоэлемент, подпираемый сейсмической массой.
Недостатком прототипа является малый диапазон чувствительности пьезодатчика, не обеспечивающий точность измерения. Это происходит из-за частого заклинивания сейсмической массы в корпусе пьезодатчика.
Во избежание заклинивания требуется высокая точность изготовления сейсмической массы и корпуса и обеспечение высокой чистоты их сопрягающихся поверхностей, только тогда сейсмическая масса будет сопрягаться с корпусом по скользящей посадке. Для улучшения скольжения сейсмической массы также желательно наличие смазки между сопрягающимися поверхностями ее и корпуса, однако, это повышает вероятность заклинивания сейсмической массы в результате загустевания смазки. При отсутствии смазки скользящих поверхностей, возникает вероятность заклинивания в результате появления на них окисных пленок. Также на возникновение заклинивания влияет и материал, из которого выполнены сейсмическая масса и корпус. При изменениях температуры среды и пьезодатчика сейсмическая масса и корпус должны выполняться из материалов с низким коэффициентом теплового линейного расширения. Кроме того, выводы пьезоэлемента постоянно обламываются, так как затруднено выполнение выводов от пьзодатчика и проводка кабеля от них к прибору.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является обеспечение достаточного диапазона чувствительности пьезодатчика повышающего точность измерения.
Технический результат достигается тем, что в пьезодатчике, содержащим корпус, в котором размещены упругий элемент, пьезоэлемент, элемент крепления, выполненный в виде постоянного магнита, опорный элемент, пьезоэлемент выполнен модульного типа со стойкой, в корпус введен дополнительный опорный элемент, установленный на стойку пъезоэлемента, первый опорный элемент, выполнен в виде втулки, вставленной в элемент крепления, а упругий элемент размещен между дополнительно введенным опорным элементом и основанием (днищем) корпуса. Упругий элемент выполнен в виде пружины. Элемент крепления, выполнен в виде постоянного магнита кольцевой формы. Дополнительный опорный элемент выполнен в виде шайбы. Выводы пьезоэлемента предназначены для соединения с измерительным прибором, например осциллографом.
Благодаря выполнению пьезоэлемента модульного типа, опорного элемента в виде втулки вставленной в элемент крепления, введению в корпус дополнительного опорного элемента и расположение упругого элемента между дополнительно введенным опорным элементом и основанием (днищем) корпуса обеспечивается достаточная чувствительность пьезодатчика, влияющая на достижение точности измерения.
На фиг.1 представлена конструкция заявляемого пьезодатчика, где приняты следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - упругий элемент;
3 - пьезоэлемент модульного типа;
4 - стойка пьезоэлемента;
5 - элемент крепления, выполненный в виде кольца;
6, 7 - опорные элементы;
8 - выводы пьезоэлемента;
9 - кабель.
Пъезодатчик содержит корпус 1, в котором размещены упругий элемент 2, пьезоэлемент 3, выполненный модульного типа со стойкой 4 и выводами 8, элемент крепления 5, выполненный в виде постоянного магнита кольцевой формы, опорные элементы 6, 7, при этом, опорный элемент 6 выполнен в виде втулки, установленной в отверстие элемента крепления 5, а опорный элемент 7 выполнен в виде шайбы, установленной на стойку пьезоэлемента 4. Упругий элемент 2 выполнен в виде пружины, размещенной между опорным элементом 7 и основанием (днищем) корпуса 1. Выводы пьезоэлемента 8 через кабель 9 соединены с измерительным прибором, например осциллографом.
Заявляемый пьезодатчик функционирует следующим образом. При установке пьезодатчика на контролируемый объект, он удерживается на нем магнитным полем элемента крепления 5. Опорный элемент 6 контактирует с поверхностью контролируемого объекта и передает его вибрации пьезоэлементу 3. Под действием этих вибраций пьезоэлемент 3 генерирует электрический сигнал, поступающий по выводам 8 через кабель 9 на измерительный прибор.
Заявляемый пьезодатчик обладает достаточной чувствительностью, обеспечивающей точность измерений.
Изготовлен опытный образец, который успешно прошел испытания. Пьезодатчик готовится к производству.