ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР Советский патент 1996 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения виброускорений, и может быть использовано при измерении импульсных ускорений на изделиях современной техники.

Известны пьезоэлектрические акселерометры, позволяющие измерять импульсные ускорения.

Однако акселерометры типа 4374, 4375, 8309 (Брюль и Кьер) имеют неразъемный соединительный узел, что затрудняет их установку в труднодоступных местах, характерных для объектов современной техники. Акселерометры типа 2261А-10К (En deveo) снабжены разъемным соединительным узлом, который образует выступающую из корпуса консоль, невыдерживающую значительных механических нагрузок, что уменьшает надежность акселерометра при измерениях на современных объектах.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является акселерометр, который содержит пьезоэлемент, инерционную массу, разъемный соединительный узел, размещенный в основании, и шпильку крепления акселерометра к объекту измерения, выполненную заодно с основанием.

Этот акселерометр допускает возможности установки его в труднодоступных местах объекта измерения, обладает повышенной надежностью при измерении вибрационных ускорений.

Однако при измерении импульсных ускорений высокой интенсивности указанный акселерометр обладает рядом недостатков. Присоединение провода к контактной шайбе чувствительного элемента путем пайки или сварки снижает надежность и может создать дополнительный паразитный сигнал, обусловленный деформацией чувствительного элемента от воздействия провода, соединяющего сигнальную жилу кабеля с контактной шайбой, что увеличивает погрешность измерения. Наличие контактной шайбы снижает контактную жесткость и увеличивает дрейф нуля, что приводит к дополнительной погрешности, которая становится существенной при измерениях коротких импульсов высокой интенсивности.

Цель изобретения повышение точности и надежности при измерении импульсных ускорений.

Эта цель достигается тем, что в известном акселерометре, содержащем пьезоэлемент, инерционную массу, разъемный соединительный узел, размещенный в основании, и шпильку крепления, неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде размещенного в осевом отверстии основания стержня со сферической головкой, на которой выполнена фаска, изолированного от основания и соединенного через инерционную массу с электродом пьезоэлемента, а разъемная часть соединительного узла выполнена с выемкой, в которой размещена торцовая часть шпильки крепления.

На чертеже схематично изображен акселерометр в разрезе.

Акселерометр содержит основание 1 с поперечным глухим отверстием, в котором устанавливается разъемная часть 2 соединительного узла, и с двумя аксиальными соосно расположенными отверстиями, в одно из которых устанавливается стержень 3, а в другое, резьбовое, ввинчивается шпилька 4 крепления акселерометра. Стержень 3 имеет сферическую головку 5 и защемляет пьезоэлемент 6 между инерционной массой 7 и основанием 1. Стержень 3, например, с помощью лака изолирован от основания 1. Сферическая головка 5 с фаской 8, обеспечивающая фиксацию чувствительного элемента, одновременно является неподвижной частью разъемного соединительного узла, так как она через инерционную массу электрически соединена с сигнальным электродом пьезоэлемента, второй электрод которого непосредственно соединен с основанием. Раэъемная часть 2 соединительного узла выполнена в виде цилиндрической втулки с отверстием, в котором укреплен кабель с соединенным с телом втулки экраном. Сигнальная жила кабеля соединена с изолированным от тела втулки пружинным контактом. В теле втулки имеется цилиндрический карман 9 под торец шпильки 4 крепления акселерометра.

На втулке и в поперечном отверстии основания выполнены выступ и паз, которые обеспечивают определенное угловое положение разъемной части соединительного узла. Втулка имеет воротник, который с помощью резиновой прокладки обеспечивает герметизазцию соединения разъемной части соединительного узла с основанием акселерометра.

При монтаже акселерометра на объекте измерения сначала устанавливается крепежная шпилька 4, на которую навинчивается акселерометр. Затем вставляется разъемная часть соединительного узла и акселерометр довинчивается до упора (на 30-40^о). При этом торцовая часть шпильки крепления через цилиндрический карман 9 фиксирует разъемную часть соединительного узла и создает дополнительное усилие поджатия в токопередающих частях разъемного соединительного узла (сферической головке и пружинящем контакте).

Под воздействием измеряемого ускорения инерционная масса создает усилие, которое деформирует пьезозлемент, вызывая на его электродах появление электрического заряда, пропорционального измеряемому ускорению. Один электрод пьезоэлемента через инерционную массу, стержень со сферической головкой и пружинный контакт соединен с сигнальной жилой кабеля, другой непосредственно через массу основания с экраном кабеля.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий пьезоэлемент, инерционную массу, разъемный соединительный узел, размещенный в основании, и шпильку крепления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности при измерении импульсных ускорений, неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде размещенного в осевом отверстии основания стержня со сферической головкой, на которой выполнена фаска изолированного от основания и соединенного через инерционную массу с электродом пьезоэлемента, а разъемная часть соединительного узла выполнена с выемкой, в которой размещена торцевая часть шпильки крепления.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий пьезоэлемент, инерционную массу, разъемный соединительный узел, размещенный в основании, и шпильку крепления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности при измерении импульсных ускорений, неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде размещенного в осевом отверстии основания стержня со сферической головкой, на которой выполнена фаска изолированного от основания и соединенного через инерционную массу с электродом пьезоэлемента, а разъемная часть соединительного узла выполнена с выемкой, в которой размещена торцевая часть шпильки крепления.