Пьезоэлектические датчики

Современными датчиками вибрации являются пьезоэлектрические датчики (акселерометры).В пьезоэлектрических вибропреобразователях используют пьезоэффект, возникающий при деформации сжатия — растяжения пьезоэлемента (рис.9.7, а и б) и при деформации сдвига (рис.9.7, в). Преимущества конструкции вибропреобразователя (рис.9.7, а) – высокая вибропрочность, наилучшее отношение массы к коэффициенту преобразования и широкий частотный диапазон измерений ускорений. Однако этот вариант конструкции имеет повышенную чувствительность к акустическим шумам, изменениям температуры окружающей среды и деформации поверхности объекта из-за того, что пружина 1 прикреплена к тонкостенной крышке 5. Конструкция вибропреобразователя, приведенная на рис. 9.7, б, менее подвержена воздействию акустических шумов, температуры и деформаций поверхности объекта, поскольку пружина 1, инерционная масса 2 и пьезоэлементы 3 закреплены на центральной оси 6, которая соединена с жестким основанием 4.

В конструкции вибропреобразователя (рис.9.7, в) с цилиндрическим пьезоэлементом 3 использован пьезоэффект, возникающий при деформации сдвига. Такие вибропреобразователи имеют широкий частотный диапазон, высокую вибропрочность, низкий коэффициент поперечного преобразования, мало подвержены влияниям окружающей среды, имеют небольшие размеры и массу.

Все вибропреобразователи с прижатой инерционной массойимеют широкий температурный диапазон. Вибропреобразователи с приклеенной инерционной массой (рис.9.7, в), а также с защемленно-клеевой массой допускают измерение вибраций при температуре не выше +180 °С. Для измерений небольших ускорений ( ) используют высокочувствительные пьезоэлектрические вибропреобразователи ( ), в которых пьезоэлемент испытывает действие изгибающих деформаций. Такие вибропреобразователи имеют низкую вибропрочность и высокий коэффициент поперечного преобразования. Благодаря высокому коэффициенту преобразования этих вибропреобразователей при их использовании отпадает необходимость в использовании мощных возбудителей колебаний.

Рис. 9.7. Пьезоэлектрические вибропреобразователи

Акселерометры серии АВС 059 - высокотемпературные пьезоэлектрические акселерометры с диапазоном рабочих температур до + 600 ^о С. Они предназначены для эксплуатации в неблагоприятных условиях окружающей среды и могут применяться при измерении, контроле и регистрации механических колебаний газовых и паровых турбин, двигателей самолетов, генераторов и других промышленных машин и оборудования в условиях воздействия высокой температуры Акселерометры имеют чувствительный элемент, работающий на растяжение-сжатие, изолированную электрическую схему, герметичный сварной корпус, обеспечивающий эксплуатацию в условиях высокой влажности. Акселерометры имеют высокую вибропрочность и надежность. Их технические параметры показаны в таблице 9.1, а характеристики приведены на рисунке 9.8–9.9.

Таблица 9.1

+10 % +5 -5 -10 10к Гц

Рис. 9.8. Типовая частотная зависимость

tºC +600 +400 +200 -50 +10 % +5 -5 -10

Рис. 9.9. Типовая температурная зависимость