Многофункциональные датчики на основе пьезокерамики

Системы мониторинга технического состояния оборудования содержат десятки, или даже сотни, датчиков вибрации и температуры. Разработка многофункциональных датчиков, позволяющих измерять ряд параметров, является актуальной задачей приборостроения.

В настоящее время довольно широкое распространение, в силу повышенной надежности и температурной стойкости, получили датчики на основе пьезокерамики. Пьезоэлектрические датчики используются для измерения силы, давления, ускорения, влажности, температуры и расхода. При этом, например, в датчиках силы, используется прямой пьезоэффект, заключающийся в изменении величины заряда на противоположных плоскостях кристалла под действием сил сжатия или растяжения.

Измерение температуры с помощью пьезокристалла, как правило, основано на использовании анизотропии – выбирая соответствующую ориентацию среза пьезоэлемента относительно кристаллографических осей, можно изменять его термочастотную характеристику (ТЧХ), которая в общем случае является нелинейной функцией температуры.

Данная работа посвящена разработке способа определения температуры при помощи пьезокерамического вибропреобразователя. В работе представлены результаты разработки и испытаний совмещенного пьезодатчика вибрации/температуры. Погрешность измерения температуры во всем диапазоне измерения вибрации не превышает ±1ºС в диапазоне температур от –40 до +100 ºС.

Литература:

1. А.С. СССР № 1740994, G01M15/00. Устройство диагностики машин / В.Н. Костюков, С.А. Морозов (СССР); Заявл. 01.09.83; Опубл. 15.06.92; Бюл. № 22, 4 с.
2. Костюков, В.Н. Виброизмерительные преобразователи промышленного применения /В.Н. Костюков, В.И. Донсков, А.А. Иванов, В.С. Загородний //Зарубежная радиоэлектроника. - 1996. - № 9. - С. 65-67.
3. Богуш, М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации /М.В. Богуш. - Ростов-на-Дону: Издательство СКНЦ ВШ, 2006. – 346 с.
4. Янчич, В.В. Пьезоэлектрические датчики вибрационного и ударного ускорения: учебное пособие /В.В. Янчич. – Ростов-на-Дону: Издательство ЮФУ, 2008. – 77 с.
5. Янчич, В.В. Пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи (акселерометры) /В.В. Янчич. – Ростов-на-Дону: Издательство ЮФУ, 2010. – 304 с.

Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Боярников А.В. Многофункциональные датчики на основе пьезокерамики // Динамика систем, механизмов и машин. - Омск: ОмГТУ, 2014. - Вып. 4. - С. 135-138.

Скачать публикацию