Пьезоэлектрические измерительные элементы

Действие пьезоэлектрических измерителей давления основано на использовании пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в возникновении противоположных электрических зарядов на гранях некоторых кристаллов и искусственных материалов при приложении к ним давления. При этом величина возникающих электрических зарядов прямо пропорциональна приложенному давлению. Пьезоэффект обнаруживается у кварца, турмалина, титаната бария, сегнетовой соли и у других веществ. В пьезоэлектрических преобразователях также используются различные искусственные пьезоэлементы.

Пьезоэлектрические измерительные устройства могут быть выполнены как с модуляцией нагрузки чувствительного элемента, так и без модуляции. Пьезоэлектрические измерительные устройства, действующие без модуляции нагрузки, не могут быть использованы для измерения давления, имеющего статическую составляющую, так как утечка электрических зарядов с граней пьезопластин изменяет существенно их характеристику. Для модуляции нагрузки, подаваемой на пьезоэлементы, существует ряд устройств. Один из которых – пьезовибратор, представляющий собой дополнительно установленный в преобразователе пьезоэлемент, который в зависимости от величины подаваемого на электроды напряжения изменяет свои размеры. Этим достигается изменение нагрузки на измерительный пьезоэлемент.

Достоинством пьезоэлектрических измерительных устройств с модулируемыми преобразователями является простота измерительной схемы и возможность измерять медленно меняющиеся давления.

3. Устройства для измерения положения и малых линейных перемещений

к содержанию

Одной из проблем, возникающих при разработке магнитных подшипников, является выбор датчика положения подвешенного ротора. Датчик положения должен удовлетворять ряду требований: быть достаточно простым в реализации, иметь высокую линейность характеристики, высокую чувствительность и помехозащищенность, обладать достаточной надежностью. Ротор магнитного подшипника имеет три - шесть поступательных степеней свободы, поэтому конструкция требует установки соответствующего количества датчиков. Каждый из них должен реагировать на изменение соответствующей координаты и быть нечувствительным к изменениям других (развязка по координатам).

В качестве датчика положения возможно применение:

• оптоэлектронных датчиков;

• емкостных датчиков;

• индуктивных датчиков.

Однако оптоэлектронный датчик положения обладает высокой чувствительностью и линейностью, достаточно прост в реализации, но требует защиты от паразитной засветки и не дает хорошей развязки по координатам.

Емкостной датчик положения отличается сложностью электронного оборудования, большими габаритами чувствительных элементов, низкой чувствительностью и также не дает хорошей развязки по координатам.

По совокупности характеристик в качестве датчика положения наиболее подходящим является индуктивный датчик. Он достаточно прост в изготовлении, его чувствительность не намного меньше, чем у оптоэлектронного, а помехозащищенность наиболее высокая по сравнению с рассмотренными датчиками. Кроме того, этот тип датчика позволяет использовать наиболее малогабаритные чувствительные элементы и достигать таким образом хорошей развязки по координатам.

Рассмотрим более подробно метод индуктивный метод определения положения.