Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1985 года по МПК G01P15/09 

111 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибрации и удара. Известны пьезоэлектрические акселерометры, содержащие упругую пластину, укрепленные на ней грузы и пьезоэлемент, который испытывает изгиб при действии ускорения ij. Недостатками являются низ кие виброи ударопрочность в связи с малой механической прочностью материала пьезоэлемента при растяжении и изгибе. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезоэлектрический акселерометр, содержащий корпус, круглую упругую пластину со стержнем для установки и кольцевой груз, СОСТОЯЩИЙ из двух частей, которые скреплены упругой пластиной Однако известное ycTfJoftcTBo харак теризуется низкой прочностью и ограниченным диапазоном амплитуд измеряемого ускорения, связанными с малым пределом прочности материала пьезоэлемента при растяжении и изгибе. Цель изобретения - повышение вибР.О-И ударопрочности устройства и рас . щирение диапазона-измерягемых ускорен а также упрощение процесса сборки ак селерометра. Указанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом акселеромет содержащем корпус, круглую упругую пластину с размещенным на ней пьезоэле 1ентом, закрепленную по центру че рез стержень с корпусом, и кольцевой груз, состоящий из двух частей, ук.репленнь1х по внещнему контуру упруго пластины, на грузах вьшолнены кольце вые площад| и с опорными кольцевыми выступами, причем одна часть груза, расположенная .со стороны пьезоэлемен та, имеет выступ с диаметром меньшим чем опорный выступ на,другой части груза, при. этом пластина зажата межд опорными выступами. Размеры упругой пластины, пьезоэлемента и опорных вы тупов удовлетворяют соотношениям где h..H h.,.- толщина соответственно пьезоэлемента и пластины; D и d - диаметры опорных выступов, причем D d; dp.j.- диаметр стержня; hg - высота опорного выступа; и Е„д- модули упругости материалов пьезоэлемента и упругой пластины; f - коэффициент Пуассона материала упругой пластины;6 и б. - пределы механической прочности материала пьезоэлемента при растяжении и сжатии соответственно, а упругая пластина контактирует с опорными выступами и кольцевыми площадками грузов. На фиг„1 изображен акселерометр, общий вид; на фиг„2 - узел крепления груза на пластине. Пьезоэлектрический акселерометр содержит корпус 1, упругую пластину 2 со стержем 3, укрепленные на пластине пьезоэлемент 4 и кольцевой груз 5, состоящий из двух частей 6 и 7, которые соединены между собой винтами 8. Обе части груза имеют кольцевые площадки 9 и 10 с опорными выступами 11 и 12, расположенные на частях грузов 6 и 7о Часть груза 6 расположена со стороны пьезоэлемента и снабжен центрирующим пластину буртиком 13„ Упругая пластина 2 зажата между опорными выступами 11 и I2 и «юнтактирует с площадками 9 и 10. Вьрсодной сигнал снимается с выво-дов J4c Устройство работает следующим образом При действии вдоль оси симметрии акселерометра ускорения возникает смещение груза, 5 относительно корпусд 1,.при этом на упругую пластину 2 со стороны груза 5 действует распределенная по кольцу сила, вызывающая осесимметричный изгиб упругой пластины 2 и пьезоэлемента 4. На электродах пьезоэлемента возникает заряд, пропорциональный величине действу1рщего на акселерометр ускорения, соответствующее напряжение снимается с выводов 14. Использование в пьезоэлектрическом акселерометре кольцевых площадок с опорными кольцевыми выступами-позволяет при его изготовлении обеспе

I. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, круглую упругую пластину с размещенным на ней пьезоэлементом, закрепленную по центру через стержень с корпусом, и кольцевой груз, состоящий из двух частей, укрепленных по внешнему контуру упругой пластины, отличающи йс я тем, что, с целью повышения прочности акселерометра и расширения диапазона измеряемых ускорений, на грузах выполнены кольцевые площадки с опорными кольцевыми выступами, причем одна часть груза, расположенная со стороны пьезоэлемента, имеет выступ диаметром меньшим, чем опорный выступ на другой части груза, при этом пластина зажата между опорными выступами. 2. Акселерометр по п. 1, отличающийся тем; что, с целью упрощения процесса его сборки, размеры упругой пластины, пьезоэлемента и опорных выступов определяют соотношениями ((c;2-4)(-)() пз Чэ „ где -толщина соответственно пьезоэлемента и пластины; D и d -диаметры опорных выступов, причем dp - диаметр стержня; hg - высота опорного выступа; и Ej, - модули упругости пэ териалов пьезоэлемента и упругой пластины; коэффициент Пуассона А материала упругой пластины; 6р и 6. пределы механичес-и 00 00 кой прочности материала пьезоэлемента при растяжении и сжа4 тии соответственно, сл а упругая пластина контактирует с опорными выступами и кольцевыми площадками грузов.