×
21.10.2018
218.016.94cb

Результат интеллектуальной деятельности: ДАТЧИК ВИБРАЦИЙ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения вибраций, давления и/или объемного напряженного состояния. Датчик вибраций содержит пьезоэлектрический пластинчатый элемент, электроды, нанесенные на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента. На торце пьезоэлектрического пластинчатого элемента расположен электролюминесцентный слой, контактирующий с электродами, нанесенными на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента. Внутри пьезоэлектрического пластинчатого элемента перпендикулярно его торцу расположен световод, проходящий через электролюминесцентный слой и между боковыми электродами. Параллельно световоду расположены на некотором расстоянии друг от друга два управляющих внутренних линейных электрода, проходящих последовательно через пьезоэлектрический элемент и электролюминесцентный слой. Техническим результатом при реализации заявленного изобретения является возможность определять характеристики вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики, повысить чувствительность для диагностики малых амплитуд и низких частот вибраций и расширить диапазон измеряемых характеристик вибрации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения вибраций, давления и/или объемного напряженного состояния, и может быть использовано для диагностики давления, вибраций, напряженного состояния, дефектоскопии композитов в медико-биологических исследованиях, гидроакустике, аэродинамике, системах охраны при дистанционном мониторинге давления.

Наиболее близкой конструкцией того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является датчик вибраций [Ла Y., Tian X., Wu Z., Tian X., Zhou J., Fang Y., Zhu C. Novel Mechano-Luminescent Sensors Based on Piezoelectric/Electroluminescent Composites // Sensors. - 2011, Vol.11, no. 4, pp.3962-3969] для визуализации и мониторинга динамической вибрационной нагрузки. Датчик состоит из пьезоэлектрической пластины с наружными электродами, подключенными к электролюминесцентному слою на торце пластины. Возникающие на электродах при вибрации пьезопластины электрические заряды приводят к свечению электролюминесцентного слоя. Механолюминесцентный эффект в датчике появляется в результате связи пьезоэлектрического и электролюминесцентного эффектов, интенсивность свечения зависит от величины и частоты вибрации. Данная конструкция принята за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - пьезоэлектрический пластинчатый элемент, электроды, нанесенные на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента, электролюминесцентный слой, расположенный на торце пьезоэлектрического пластинчатого элемента и контактирующий с электродами, нанесенными на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента.

Недостатками известной конструкции, принятой за прототип, являются: невозможность определения характеристик вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики; низкая чувствительность при диагностике малых амплитуд и низких частотах вибраций. Кроме того, известный датчик не является распределенным датчиком.

Задачей изобретения является разработка датчика, позволяющего определить характеристики вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики, повысить чувствительность для диагностики малых амплитуд и низких частотах вибраций и расширить диапазон измеряемых характеристик вибрации.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известный датчик вибраций, содержащий пьезоэлектрический пластинчатый элемент, электроды, нанесенные на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента, электролюминесцентный слой, расположенный на торце пьезоэлектрического пластинчатого элемента и контактирующий с электродами, нанесенными на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента, согласно изобретению дополнительно введены световод, расположенный внутри пьезоэлектрического пластинчатого элемента, перпендикулярно его торцу и проходящий через электролюминесцентный слой, два управляющие внутренние линейные электроды, расположенные на некотором расстоянии друг от друга параллельно световоду и проходящие последовательно через пьезоэлектрический элемент и электролюминесцентный слой.

Датчик может быть помещен во внутрь полимерной буферной цилиндрической оболочки.

Датчик может быть выполнен составным, включающим однотипные одиночные заявляемые датчики вибраций, последовательно расположенные на единых световоде и двух управляющих внутренних линейных электродах.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: световод, расположенный внутри пьезоэлектрического пластинчатого элемента, перпендикулярно его торцу и проходящий через электролюминесцентный слой; два управляющие внутренние линейные электроды, расположенные на некотором расстоянии друг от друга параллельно световоду и проходящие последовательно через пьезоэлектрический элемент и электролюминесцентный слой; датчик помещен во внутрь полимерной буферной цилиндрической оболочки; датчик выполнен составным, включающим однотипные одиночные заявляемые датчики вибраций, последовательно расположенные на единых световоде и двух управляющих внутренних линейных электродах.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют датчику определить характеристики вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики, повысить чувствительность для диагностики малых амплитуд и низких частотах вибраций, расширить диапазон измеряемых характеристик вибрации.

Датчик вибраций иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 -4.

На фиг. 1 изображена проекция датчика вибраций на горизонтальную плоскость проекций.

На фиг. 2 изображена проекция датчика вибраций на фронтальную плоскость проекций.

На фиг. 3 изображена проекция датчика вибраций на профильную плоскость проекций.

На фиг. 4 изображена проекция фрагмента дискретно распределенного (составного) датчика вибраций на профильную плоскость проекций.

Датчик вибраций (фиг. 1-3) содержит пьезоэлектрический пластинчатый элемент 1, электроды 2, нанесенные на две противоположные боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента 1. На торце пьезоэлектрического пластинчатого элемента 1 расположен электролюминесцентный слой 3, контактирующий с электродами 2, нанесенными на боковые поверхности пьезоэлектрического пластинчатого элемента 1. Внутри пьезоэлектрического пластинчатого элемента 1, перпендикулярно его торцу расположен световод 4, проходящий через электролюминесцентный слой 3 и между боковыми электродами 2. Параллельно световоду 4, перпендикулярно торцу пьезоэлектрического пластинчатого элемента 1 расположены на некотором расстоянии друг от друга два управляющие внутренние линейные электроды 5, проходящие последовательно через пьезоэлектрический элемент 1 и электролюминесцентный слой 3. Управляющее электронапряжение на линейных электродах 5 позволяет управлять световым потоком, исходящим из электролюминесцентного слоя 3, проникающим внутрь световода 4 и передающемся по световоду 4 к приемнику-анализатору интенсивности светового потока на выходе из световода 4.

Датчик может быть помещен во внутрь полимерной буферной цилиндрической оболочки (на чертежах не показана).

Датчик может быть выполнен дискретно распределенным (составным) (фиг. 4), включающим однотипные одиночные заявляемые датчики вибраций, последовательно (на малом расстоянии между собой) расположенные на единых световоде 4 и двух управляющих внутренних линейных электродах 5. Составной датчик может быть использован для диагностики вибраций на протяженных участках объекта и определения локаций неоднородностей амплитуд и частоты вибраций по длине датчика. Устройство работает следующим образом.

Механические вибрации воздействуют на пьезоэлектрический элемент 1 с возникновением в нем (пьезоэффект) электрического поля, которое накладывается (суперпозиция) на электрическое поле от действия электрического напряжения на внутренние линейные управляющие электроды 5. Результирующее электрическое поле воздействует на электролюминесцентный слой 3, вызывая его свечение, проникающее в световод 4 и передающееся по нему к приемнику-анализатору на выходе из световода 4.

Управляющее напряжение по длине электродов 5 может быть, например, как постоянной (по длине электрода) величиной, так и в виде бегущего по электроду локационного электрического видеоимпульса прямоугольной формы, отличного от нуля лишь на локальном участке с пошаговым изменением величины импульса на каждом цикле прохождения по электроду.

Буферный слой датчика необходим для защиты от механических повреждений, фиксации заданного взаимного расположения и ориентаций измерительных элементов внутри объема датчика и для механической трансляции на измерительные элементы лишь однородной макроскопической (осредненной) составляющей действующего (в частности, со стороны диагностируемой микронеоднородной композитной конструкции) в окрестности внешней границы буферного слоя микронеоднородного напряженного состояния. Для случая, когда в поперечном сечении размер измерительных элементов датчика соизмерим с характерным размером неоднородностей, в частности, для полимерного волокнистого композита.

Подтверждение заявленных технических результатов: определение характеристик вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики; повышение чувствительности для диагностики малых амплитуд и низких частотах вибраций; расширение диапазона измеряемых характеристик вибрации получено в результате проведенных численных экспериментов на основе разработанных двух алгоритмов локаций неоднородностей напряженного состояния по длине датчика:

- первый алгоритм с использованием локационного сканирующего электрического видеоимпульса с пошаговым изменением величины импульса на каждом цикле прохождения исследуемого локального участка,

- второй алгоритм с использованием локационной сканирующей бегущей гармонической волны с варьированием амплитуды.

Светоотдача светодиода задавалась «S-образной» кривой зависимости интенсивности свечения от приложенного к светодиоду электрического напряжения с характерными точками заданных пороговых напряжений для начала свечения и для начала насыщенного свечения светодиода.

Численные экспериментальные испытания показали, что заявляемый датчик позволяет определить характеристики вибрации в скрытых от визуального осмотра частях и/или внутренних областях объектов диагностики, повысить чувствительность для диагностики малых амплитуд и низких частотах вибраций, расширить диапазон измеряемых характеристик вибрации.


ДАТЧИК ВИБРАЦИЙ
ДАТЧИК ВИБРАЦИЙ
ДАТЧИК ВИБРАЦИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 111-120 of 122 items.
13.10.2018
№218.016.91ce

Способ отбора пробы для последующего анализа твердой составляющей сварочного аэрозоля

Изобретение относится к сварочной отрасли, а именно к способам улавливания твердой составляющей сварочного аэрозоля. Способ отбора пробы для последующего анализа ТССА включает зажигание сварочной дуги и улавливание частиц ТССА с помощью таблетки углеродного скотча, которую по окончании процесса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669318
Дата охранного документа: 10.10.2018
15.10.2018
№218.016.921f

Способ восстановления ильменитовых концентратов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки ильменитовых концентратов для производства титановых шлаков, являющихся сырьем для получения диоксида титана и металлического титана. Способ переработки ильменитовых концентратов включает подготовку шихты, содержащей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669675
Дата охранного документа: 12.10.2018
15.10.2018
№218.016.923e

Способ гранулирования шихты, содержащей ильменитовый концентрат и антрацит

Изобретение относится к способам гранулирования шихты рудных концентратов для подготовки к металлургическому переделу. Способ гранулирования шихты, содержащей ильменитовый концентрат и антрацит, включает измельчение и смешивание компонентов шихты, добавление связующего с получением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669674
Дата охранного документа: 12.10.2018
11.11.2018
№218.016.9c50

Самоустанавливающийся резец с устройством крепления на исполнительном органе машины

Изобретение относится к области машиностроения горнодобывающей и строительной отраслям, в частности к самоустанавливающемуся резцу с устройством крепления на исполнительном органе машины. Технический результат заключается в снижении энергоемкости разрушения горных пород при упрощении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672071
Дата охранного документа: 09.11.2018
05.12.2018
№218.016.a39c

Стенд для измерения энергетических показателей энергоустановок

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения осевого усилия, угловой скорости, крутящего момента при экспериментальных исследованиях турбин и прочих энергоустановок. Стенд включает корпус 1, в котором установлен вращающийся вал 2, опирающийся на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002673869
Дата охранного документа: 30.11.2018
21.12.2018
№218.016.aa24

Способ повышения работоспособности человека

Изобретение относится к области медицины, в частности к охране труда. Выполняют физические упражнения и упражнения для глаз, начиная со 2-го часа рабочей смены. Причем в период микропауз в начале каждого часа в течение 30-60 секунд проводят физические упражнения по смене положения конечностей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675579
Дата охранного документа: 19.12.2018
26.12.2018
№218.016.aac5

Способ производства прутковых и проволочных металлоизделий

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства прутков и проволоки волочением. Способ включает предварительное формирование на протягиваемой заготовке захватки с заостренным и коническим участками и последующее волочение через рабочий канал монолитной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675710
Дата охранного документа: 24.12.2018
19.01.2019
№219.016.b208

Антигипоксическое средство

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к антигипоксическому средству. Применение пихтового масла, полученного из лапки пихты сибирской, в качестве антигипоксического средства. Вышеописанное средство проявляет выраженные антигипоксические свойства, обладает низкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677472
Дата охранного документа: 17.01.2019
26.01.2019
№219.016.b455

Армированная песчаная фундаментная подушка

Изобретение относится к строительству, а именно к фундаментостроению, а также к конструкциям фундаментных подушек для зданий и сооружений. Армированная песчаная фундаментная подушка включает армирующие слои. Армирующие слои расположены с переменным шагом армирования Δh, определяемым по формуле:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678217
Дата охранного документа: 24.01.2019
16.02.2019
№219.016.bb32

Способ гранулирования флюса

Изобретение относится к способу гранулирования флюсов для сварки углеродистых, легированных сталей и сплавов различного состава. Способ получения гранулированного сварочного флюса включает расплавление шихты, содержащей оксиды и карбиды, с размером фракций 0,1-0,5 мм, формирование капель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680031
Дата охранного документа: 14.02.2019
Showing 21-24 of 24 items.
21.06.2020
№220.018.290e

Способ измерения деформаций

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для нахождения функций распределения осевых деформаций. Способ измерения деформаций включает измерение функции пространственного распределения осевых деформаций по участкам оптического волокна с брэгговскими решетками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723921
Дата охранного документа: 18.06.2020
24.06.2020
№220.018.2999

Составная звукопоглощающая панель

Изобретение относится к звукопоглощающим панелям с ячейками резонансного типа, гасящим звуковые колебания, создаваемые газовыми потоками и их нагнетателями. Составная звукопоглощающая панель состоит из нескольких соединенных между собой секций. Каждая секция содержит внутренний перфорированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724095
Дата охранного документа: 19.06.2020
12.04.2023
№223.018.430a

Пьезоэлектрический биморф изгибного типа

Изобретение относится к устройствам на основе пьезоматериалов, а именно к пьезоактюаторам изгибного типа и предназначено для использования в электронике, управляемой оптике, микромеханике, медицине, машиностроении, в частности, при изготовлении пьезоэлектрических акустических элементов....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793564
Дата охранного документа: 04.04.2023
12.04.2023
№223.018.4667

Резонансная ячейка для гашения акустических волн

Изобретение относится к области авиастроения, а именно к ячейкам звукопоглощающей конструкции резонансного типа. Резонансная ячейка для гашения акустических волн содержит горловинную секцию, камеру и деформируемый элемент. Горловинная секция образует проход, соединяющий камеру с газовым потоком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002732532
Дата охранного документа: 21.09.2020
+ добавить свой РИД