Трехкомпонентный низкочастотный акселерометр Советский патент 1984 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в виброметрии, сейсмологии и акустике,

Известен трехкомпонентный низкочастотный акселерометр, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз 1 .

Недостатком известного устройства является низкая чувствиФельность.

Цель изобретения - увеличение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что трехкомпонентный низкочастотный акселерометр, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз, снабжен центральной опорой, жестко закрепленной на корпусе тягами, груз вьшапнен в виде полого цилиндра, пьезоэлементы вьтолнены в виде полых стержней с противоположной поляризацией каждого в паре, одними концами закрепленных на опоре, а другими - на грузе.

На чертеже изображен трехкомпонентный низкочастотный акселерометр

В жестком корпусе 1 посредством тяг 2 закреплена центральная опора 3 Периферийный обпщй груз 4 через пары пьезоэлементов, выполненных в виде полых стержней 5 и 6, ориентированных по осях X, Y (третья пара . пьезоэлементов, ориентированных по оси Z н,е показана) поджат к центральной опоре 3.

Пьезоэлектрические стержни 5 и 6 состоят из отдельньк дисков (изображено шесть), которые объединены в группы.

Электроды 7 расположены на торцовых окончаниях дисков, причем направление полимеризации групп элементов, находящихся у центральной опоры 3, обратно направлению поляризации элементов, опирающихся на груз Д, что ndkasaHo знаками (+)-(-). Полярность полимеризации групп в каждой паре стержней 5 и 6 противоположно.

Акселерометр работает следующим образом.

При колебаниях корпуса 1 в среде, например вдоль оси X со стороны груза 4, на пьезоэлементы 5, зажатые между грузом 4 и опорой 3, действует сила инерции, деформирующая пьезоэлементы 5 вдоль оси X. Колебательньй процесс корпуса 1 через тяги 2 передается центральной опоре 3 практически без искажения; ввиду того, что продольная жесткость тяги выбирается настолько большей, что резонанс системы: масса груза 4 совместно с массой пьезоэлементов 5, опоры 3 и жесткости тяг 2 лежали вьше резонанса, определяемого системой элементов: масса груза 4 и жесткость пьезоэлектрических стержней 5.

При колебании каждый из стержней 5 испытывает противоположные деформации (сжатие, растяжение) и на электродах 7 генерируется ЭДС одного знака.

Стержни 6 по оси Y и пьезоэлементы по оси Z (не показаны) испытывают изгибные деформации, практически не приводящие к генерации ЭДС.

Высокая чувствительность акселерометра сохраняется при этом из-за увеличения отношения высоты стержней к площади поперечного сечения в соответствии с формулой

f-.,

где и - выходное напряжение акселерометра,

X - действующее ускорйГние g - пьезомодуль материала;

S - площадь поперечного сечения пьезоэлементов.

Использование предлагаемого акселерометра позволяет увеличить его чу ствительность по сравнению с боковой чувствительностью, т.е. с чувствительностью в направлении, перпендикулярном движению корпуса акселерометра.

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, он снабжен центральной опорой, жестко закрепленной на корпусе тягами, груз выполнен в виде полого цилиндра, пьезоэлементы - в виде полых стержней с противоположной поляризацией каждого в паре, одними концами закрепленных на опоре, а другими - на грузе. в к