Акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/09 

Выхвв

(К,

е

сд

Изобретение относится-к измерению параметров движения в частности к акселерометрам с пьезоэлектрическим чувствительна элементом,, Известные пьезоэлектрические aкceлeJpoмeтpы представляют собой пассивные устройства генераторного типа, имеющие вследствие этого относительно низкую чувствительность и стабильно.сть выходной характеристики при измерении низкочастотных, и медленноменяющихся ускорений l Наиболее близким к предлагаемо.му является -устройство, содержащее цилиндрический резонатор с коакси- альиыми входом возбуждения и выходом, высокочастотньлй генератор, подключенный к. входу возбуждения, . и чувствительный элемент, нагруженный, инерционной массой, расположенный внутри резгонатора. В нем чувстнительный элемент выполнен э виде феррит.ного стержня, обладающего магнитострикцией 2J „

Недостатком известного устройст- . ва является относительно низкая чувствительность, обусловленная пассивной структурной схемой,рабо;;э1ощей на npjiHiiHne определения сдвига резонансной частоты при наличии магнитострикционного эффекта в ферритовом чувствительном элементе.

Цель изо-бретения - повышение чув твите/т ьности акселерометра,

Поставленная цель достигается ем, что в акселерометр,содержащий илиндрический резонатор с коаксильньгми входом возбуходения и выхоом,, высокочастотный генератор,подлюченный к входу возбуждения, и увствительный элемент, нагруженый инерционной массой, расположеный, внутри резонатора, введены пааметрический диод, установленный внутри резонатора, и демодулятор, сигнальный вход которого через коаксис1льный выход резонатора соединен с одним из выводов диода, чувствительный элемент выполнен в виде пьеБокерамического диска с электродаи на торцах и присоединен одним ИЗ электродов к основанию резона.тора, другим - к инерционной массе, при этом второй вывод диода соединен с инерционной массой, а опорный вход модулятора подключен к выжоду генератора,

На чертеже представлена конструк тивная схема акселерометра,

Акселерометр содержит цилиндрический резонатор 1, пьезокерамический диск 2 с электродами 3 и 4, инерционную массу 5, параметрический 6, Резонатор 1 снабжен коаксиальным входом 7 возбуждения и коаксиальньм выходом 8. Кроме того, на чертеже показаны высокочастотный генератор 9, демодулятор Юс Инерционная масса 5, выпо.пненная из ме .дк, имеет с одной стороны непосредственный контакт с электродом 3 пьезокерамического диска 2 и с другой - .с одним выводом параметрического диода (с анодом или катодом, в зависимости от поляризации пьезокерамического диода) -J Другой вывод параметрического диода соединен с центральной жилой коаксиального 10 разъема. Электрод 4 пьезокерамического диска 2 имеет непосредственный контакт.с основанием цилиндрического резонатора 1. Инерционная масса 5 и пьезокерамический диск 2

по цилиндрической поверхности не имеют контакта с цилиндрической стенкой резонатора 1 и могут быть изолированы от нее, например, фторопластовой втулкой.

.и Нижнее основание резонатора 1 акселерометра закреплено на объекте, который испытывает механические колебания, к входу 7 подключен генератор 9, а к коаксиальному, разъему 8 - сигнальный вход демодулятора 10, управляющий вход которого соединен .с выходом генератора 9.

Акселерометр работает следующим образомi

Механические колебания преобразуются пьезок-ерамическим диском 2 в электрический сигнал, амплитуда напряжения которого пропорциональна ускорению инерционной массы 5.

5 Этот сигнал с электродов3 и 4

пьезокерамического -диска 2 подводится к параметрическому диоду 6,

который находится в электромагнит- . Гном поле, возбуждаемом в.резонатоQ ре 1 генератором 9. Емкость р-п-пе-. рехода параметрического диода явля,ётся нелинейной реактивностью, которая способна:передавать мощность в нагрузку, .

с В результате нелинейной емкости р-п-перехода параметрического диода б возникают колебания с частотой ,f.-(.f .+%,- где -fr частота электрических колебаний высокочас1отного генератора 9, f - частота механических колебаний объекта 11. При выполнении условий ff. „ ,Р Р где РГ ,Р - модности сигнала генератора и сигнала с пьезокерамической пластины,

5 за .счет нелинейной, реактивности, обусловленной зависимостью емкости р-п-перехода параметрического диода от напряжения генератора возбуждения, параметрический диод 6 работает, усилитель, на .суммар.ной частоте f-j ,

Отношение мощности .Р , отбира,емой от реактивности на частоте f f +fff f к мощности Р поступающей на реактивность от пьезо е3110451354

рамического диска ни частоте ц ,.той f; механических ксзлебаннй,проесть коэффициент усиления и макси - порциональныЯ ускорению, мальное его значение равно Конструкция предлага««юго аксеУсиленный сигнал с паргметричес-одновременно с преобразованием пекого диода 6 поступает на сигнальный ремещения инерционной масол в

вход демодулятора, на управляющийэлектрический сигнал осуществляется

вход которого поступашт опорный сиг- усиление сигнала, обладает боль-s,

нал с генератора 9. Демодулятор 10шей чувствительностью и помехозавыделяет усиленный сигнал с часто-щищенностью выходного сигнала. лерометра за счет того, что в нем

АКСЕЛЕРОМЕТР, содерхаший цилиндрический резонатор с коаксиальными входом возбуждения и выходом, высокочастотный генератор г подключенный к входу возбуждения, и чувстви тельный элемент, нагруженный инерционной массой, расположенный внутри резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности акселерометра, в .него вве дены параметрический диод, установленный внутри резонатора, и демодулятор, сигнальный вход которого через коаксиальный выход резонатора соединен с одним из выводов диода, чувствительный элемент выполнен- в виде пьезокерамического диска с электродами на торцах и присоединен одним из электродов к основанию резонатора, другим - к инерционной массе, при этом, второй вывод диода сое- g дивен с инерционной массой, а опор(О ный вход демодулятора подключен к выходу генератора.