Электретные вибропреобразователи

Для измерения параметров вибрации изделий электронной техники и элементов конструкции РЭА, массы и габариты которых соизмеримы с массой и габаритами контактных вибропреобразователей, необходимо использовать бесконтактные вибропреобразователи. Одним из возможных методов бесконтактных измерений параметров вибрации, имеющих практическое промышленное применение, является электретный.

Данный метод использует явление электретного эффекта, основанном на электростатической индукции поляризованных диэлектриков (электретов) и заключающейся в наведении свободных электрических зарядов на проводящих поверхностях изделий, приближающихся к электростатам. При этом поверхностная плотность заряда определяется следующим выражением:

 – поверхностная плотность заряда электрета;

S – зазор между электретом и проводящей поверхностью изделия;

d – толщина электрета;

 – диэлектрическая проницаемость материала электрета.

Под воздействием периодической вибрации (рис. 3) зазор изменяется по закону:

S = S0+S(t)

So – начальный зазор между поверхностями электрета и изделий;

S(t) – закон изменения амплитуды перемещения изделий при вибрации.

При гармонической вибрации:

Изменение зазора приводит к изменению наведенных зарядов во времени и к появлению тока в цепи электрет – измерительный прибор – проводящая поверхность изделия.

где Р – площадь поверхности элемента.

Из выражения следует, что бесконтактный электретный вибропреобразователь является источником тока, величина которого пропорциональна скорости вибрации . Напряжение на сопротивление нагрузки

определяется выражением, позволяющим оценить амплитудно-частотную характеристику вибропреобразователя:

При этом:

С£=С₀+С_вх+С_к

где Со – ёмкость электретного вибропреобразователя;

Свх – входная ёмкость входного устройства;

Ск – ёмкость кабеля.

С этой целью стремятся уменьшить постоянную времени.

Размещая входное устройство измерительного прибора (виброметра) в одном корпусе с преобразователями выполняя его по схеме истокового повторителя на полевом транзисторе добиваются уменьшения Ск. и Свх. Уменьшение RII нецелесообразно, так как ведет к увеличению уровня собственных шумов и снижению чувствительности.

Исследования показывают целесообразность выполнения бесконтактных электретных вибропреобразователей из тонких полимерных пленок фторопласта-4 (политетрафторотилена), которые обладают большой поверхностной плотностью заряда (s = 20*10^-9Кл/см²), допускают возможность хранения в незакороченном состоянии, имеют хорошую повторяемость и просты в эксплуатации. Для установки начального зазора So между электретом и изделием в конструкции вибропреобразователя применен микрометрический винт. Бесконтактный электретный вибропреобразователь позволяет производить измерения параметров вибрации металлических металлизированных изделий, причем исключается зависимость показаний от толщины и проводящих свойств металла изделий.

Электретный вибропреобразователь является пассивным (генераторным) и, следовательно, не требует для своей работы постоянного источника энергии.