Чувствительный элемент пьезоэлектрического акселерометра Советский патент 1986 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к датчикам вибрационных и ударных ускорений.

Целью изобретения является повы- шенне динамической точности измерения ускорения.

На фиг. 1 и 2 представлена упрощенная конструктивная схема чувствительного элемента пьезоэлектричес- кого акселерометра.

Устройство содержит упругий диск 1 с центральным 2 и периферийными 3 выступами, пластину упругого подкрепления 4, пьезоэлектрический преоб- разователь 5, закрепленный на пластине 4, например, с помощью клея, и расположенные по периметру диска

Iчасти инерционного элемента,

каждая из которых состоит для удоб- ства сборки из двух частей 6 и 7, соединенных между собой, например, винтом 8. Части инерционного элемента помещены в материал демпфирующего элемента 9. В корпусе пьезоэлект- рического акселерометра чувствительный элемент устанавливается на ножке 0, к которой притягивается винтом

IIчерез изоляционную шайбу 12.

С целью достижения максимально- пшрокого диапазона измеряемых ускорений разность высот центрального и периферийных выступов упругого диска и размеры НЭП и пластины упругого подкрепления связаны соотношениями:

.

Е.,а-Ь„,, .

Ьд.А Л Ei.all-nji Ь„,з Ь.дО-ЯУ

м,, Ч..

45

де ,06-0,12 - расчетный коэффициент;

С„ - радиус пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепления;

- толщины пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепления i

п..э n.,- модули Юнга и коэффициенты Пуассона материалов пьезо- электрического преобразователя и пластины упругого под50

крепления соответственно;

0

5

0 5

О

0

5

6|, - предел механической прочности материала пьезоэлектрического преобразователя при сжатии.

Такое конструктивное решение обеспечивает равномерный осесимметричный изгиб пьезоэлемента и, как следствие, значительный запас его динамической прочности.

Устройство работает следующим образом.

При наличии измеряемого виброускорения вдоль оси симметрии чувствительного элемента возникают колебания инерционного элемента относительно корпуса акселерометра. При этом на упругий диск 1 со стороны частей 6 и 7 инерционного элемента действуют знакопеременные сипы, вызывающие осесимметричный изгиб диска 1 и через выступы 3 изменение изгиба пластины упругого подкрепления 4 пьезоэлектрического преобразователя 5 относительно их предварительного состояния. На электродах пьезоэлектрического преобразователя возникают заряды, соответствующие величине и знаку измеряемого ускорения. Материал демпфирующего элемента 9 при колебаниях инерционного элемента деформируется его частями 6 и 7 и создает противодействующие силы, пропорциональные скорости перемещения инерционного элемента и уменьшающие резонансный пик и динамические погрешности акселерометра в целом.

Формула изобретения

Чувствйтельньй элемент пьезоэлектрического акселерометра, содержащий инерционный элемент, упругий диск с равномерно распределенными по его периферии равновысокими выступами, пластину упругого подкрепления с закрепленным на ней пьезоэлектрическим преобразователем и демпфирующий элемент, отличающийся тем, что, с.целью по- вьшения динамической точности измерения виброускорений, пластина упругого подкрепления расположена между пьезоэлектрическим преобразователем и периферийными выступами, а упру.гий диск снабжен центральным цилиндрическим выступом, высота которого меньше разновысоких периферийных выступов на величину iVi , выбираемую из соотношений

ь J.lL 1L -Ar uLill: Ji)

Ё;;Ь; ъ -IE;/T -)

где ,06-0,12 - расчетньш коэффициент ;

- радиус пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепленияJ - толщины пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепления,

.} и

.., .л

6. модули Юнга и коэффициенты Пуассона материалов пьезоэлектрическогопреобразователя и пластины упругого подкрепления; предел механической прочности ма10териала пьезоэлектрического преобразователя при сжатии,

при этом демпфирующий элемент рас- 5 положен по периферии упругого диска и содерямт внутри себя равномерно распределенные и установленные по обе части упругого диска части инерционного элемен - 20 та.

Изобретение относится к измерителям параметров движения, в частности к датчикам вибрационных и ударных ускорений. Целью изобретения является повьшение динамической точности измерения виброускорений. Устройство содержит упругий диск 1 с центральным 2 и периферийными 3 выступами, над которыми размещены пластина 4 упругого подкрепления с пьезоэлектрическим преобразователем 5. При наличии виброускорения на упругий диск 1 действуют со стороны частей 6 и 7 инерционного элемента знакопеременные силы, вызывающие изменение изгиба пластины 4 упругого подкрепления пьезоэлектрического преобразователя 5, на электродах которого возникают заряды, соответствующие величине и знаку измеряемого ускорения. При деформации демпфирующего элемента возникают силы, уменьшающие резонансный пик и динамические погрешности устройства. Приведены соотношения, связывающие разность высот центрального и периферийных выступов упругого диска и размеры пьезоэлектрического преоб- разователя, 2 ил. S (Л Б Б to сд о со ел Од

Редактор М.Келемеш

Составитель К.Лукомский Техред М.Ходанич

Заказ 4404/40 Тираж 778Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.г

Корректор И.Эрдейи