Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/09 

в

ел

00 Изобретение относится к измерени параметров движения, в частности к пьезоэлектрическим виброакселеромет рам. Известные пьезоэлектрические акселерометры для измерения вибрацион ных ускорений имеют относительно ни кую точность вследствие жесткого крепления чувствительного элемента в корпусе tl. Виброизоляционное крепление таких акселерометров к исследуемому объекту не позволяют достичь полней развязки измерительного канала от акустических помех. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату является устройство содержащее основание, пьезоэлемент нагруженный инерционной массой, ко пус с виброизолирующей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом 2. Недостатком этого, пьезоакселерометра является относительно низка точность измерения вибрационных ускорений вследствие влияния акустических шумов, воздействующих на чув ствительный элемент через корпус и основание акселерометра. Цель изобретения - повьннение точ ности измерения виброускорений. Указанная цель достигается тем, чт в пьезоакселерометре, содержащем ос нование, пьезоэлемент, нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолирующей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом, упругий элемент закреплен в корпусе посредствомпереходного элемента, причем между упругим и переходным элементами, между переходным элементом и корпусом установлены допол нительные виброизолирующие прокладки, при этом материалы прокладок и переходного элемента выбираются из условия PKVKPnVn p3V3. гдер„,9д,9к плотности материалов, СоответстБ.нно прокладок, переходного элемента и корпусаJ пЛэЛк скорости звука в этих материалах. На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема устройства. Пьезоакселерометр содержит корпус 1 с отверстием в нижней части, пьезоэлектрический виброприемник 2, состоящий, например, из пьеэоэлемента 3, основания 4, проходящего сквозь отверстие в корпусе 1 и инер ционной массы 5, переходной элемент 6,прокладку 7, пружину 8, шайбу 9, внешний кольцевой виброиэолят.ор 10. При работе акселерометр устанавливается на поверхность исследуемого объекта так, что внешний кольцевой виброизолятор 10 располагается между объектом и корпусом, а основание 4 виброприемника 2 имеет механический контакт с поверхностью объекта и прижимается к последнему за счет деформации пружины 8 и веса переходного элемента 6 с корпусом 1. Внешний кольцевой виброиэолятор и пружина выполнены таким образом, чтобы собственно резонансная частота системы лежала ниже нижней рабочей частоты виброприемника, что позволяет йадежно изолировать корпус от колебаний объекта и виброприемника и тем самым исключить влияние массы корпуса на исследуемый объект в рабочем диапазоне частот виброприемника. Кроме того, наличие прокладки 7,на которой установлен переходной элемент ограничивает проникновение колебаний корпуса, вызванных внешними акустическими шумами, на виброприемник. Прокладка 7 и шайба 9 выполнены из материала, произведение плотности на скорость звука в котором много ниже соответствующих произведений для материала переходного элемента 6 и пружины 8, что в свою очередь также ограничивает непосредственное проникновение акустических колебаний корпуса 1 на виброприемник 2. Предлагаемая конструкция позволяет устанавливать на объекте максимально легкий чувствительный виброприемник, сила прижатия которого значительно превышает его собственный вес, при этом не вносится существенных изменений в механические характеристики исследуемого объекта. Для дополнительного снижения акустической чувствительности акселерометра его корпус целесообразно выполнять из двух и более слоев, один из которых обладает высоким . декрементом затухания механических колебаний. Такое выполнение корпуса способствует снижению амплитуды поперечных колебаний корпуса, возбуждаемых внешними акустическими шумаи, и звукового давления внутри корпуса. Следует заметить, что применение вухслойного корпуса в известных онструкциях не дает заметного полоительного эффекта вследствие жестой связи между чувствительным элеентом и корпусом. Увеличение поджатия виброприемика и ослабление влияния корпуса а исследуемый объект в рабочем иапазоне частот позволяет повы3 10153104

сить точность и достоверность изме- счет улучшения соотношения сигнал/рений. Уменьшение акустической чув- iшум. Кроме того, крепление виброствительности акселерометра кромеприемника посредством переходного повышения точности измерения вибра-элемента повьлнает механическую прочциоиных ускорений позволяет расши- .ность акселерсметра в целсмл при рить его динамический диапазон за5 ударах. .

ПЬЕЗОЭЛЕКТР}ГЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий основание, пьезоэлемент, нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолируювдей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения виброускорений, упругий элемент закреплен в корпусе посредством переходного элемента, причем между упругим и переходным элементами, -между переходньом элементом и корпусом установлены дополнительные прокладки, при этом материалы прокладок и переходного элемента выбираютсяиз условия: . где Рп.РэРк - плотности материалов соответственно g прокладок и переходре ход-1 и кор-1/Л ного элемента пуса; С п.. - скорости звука X.I этих материалах