ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР Советский патент 1996 года по МПК G01P15/09 

Описание патента на изобретение SU1544007A1

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к пьезоэлектрическим низкочастотным акселерометрам для измерения малых величин ускорений в условиях воздействия влияющих факторов.

Целью изобретения является повышение чувствительности акселерометра.

На фиг.1 представлен пьезоэлектрический акселерометр, общий вид; на фиг. 2 конструкция чувствительного элемента акселерометра, разрез; на фиг. 3-5 конструкция его составных частей.

Акселерометр состоит из основания 1, на выступе 2 которого с помощью кольцевых пружин 3 закреплен монолитный кольцевой чувствительный элемент 4, работающий на изгиб. Чувствительный элемент состоит из двух пленочных пьезоэлектрических слоев 5, расположенных сверху и снизу относительно плоскости геометрической симметрии, которая при изгибе чувствительного элемента является плоскостью нулевой деформации. В указанной плоскости расположено нечетное (в данном случае 5) число электродов 6 в форме секторов, с выведенными на торцевую поверхность чувствительного элемента контактными дорожками 7. Эти электроды по отношению к внешним плоскостям чувствительного элемента являются внутренними и выполнены гальванически несвязанными между собой. На верхних 8 и нижних 9 плоскостях чувствительного элемента выполнены внешние электроды 10, 11, конгруэнтные внутренним и расположенные как зеркальное отражение внутренних электродов 6, при этом образуется такое же число нечетных зон между внешними электродами 10 и внутренними электродами 6 и аналогичное количество зон между электродами 11 и 6. Любые две зоны верхнего и нижнего слоев 5, имеющие общий электрод 6, образуют адекватную парную зону. Диаметр всех электродов выбран примерно на 10% меньше внешнего диаметра чувствительного элемента, а первый, произвольно выбранный, электрод на верхней поверхности 8 расположен над последним электродом на нижней поверхности 9.

Первые электроды на поверхностях 8, 9 выведены контактными дорожками до наружного диаметра чувствительного элемента. При этом последующие внешние электроды 10 или 11 соединены попарно перемычками, кроме первого на каждой внешней поверхности слоя чувствительного элемента.

Оба слоя выполнены из сырой пьезокерамической пленки, а электроды из проводящей платиновой пленки. Они набираются кольцом, взаимно ориентируются, опрессовываются и спекаются в монолит. После этого производится зонная, относительно плоскости геометрической симметрии, поляризация, для чего, например, плюс поляризующего слоя подается на внешние нечетные электроды, образующие адекватные парные зоны, а минус на внутренние электроды этих же зон. Затем минус поляризующего поля подается на внешние четные электроды, а плюс на соответствующие внутренние электроды. При этом потенциал подается на внутренние электроды через контактные дорожки, выведенные на торцевую поверхность чувствительного элемента. Такой способ зонной поляризации обеспечивает одинаковое направление вектора поляризации относительно внутренних электродов у всех адекватных парных зон и противоположное значение вектора поляризации у каждой последующей от первой до последней адекватной парной зоны.

Пьезоэлектрический акселерометр работает следующим образом.

При наличии ускорения инерционные силы изгибают чувствительный элемент 4, при этом в каждом адекватной парной зоне один слой испытывает деформацию растяжения, а другой деформацию сжатия.

В результате на внешних электродах адекватных парных зон появляется напряжение, причем на соседних парных зонах эти напряжения разнополярны. При помощи перемычек 12 напряжение, снимаемое с контактных дорожек 13, выведенных до наружного диаметра чувствительного элемента и имеющих гальванический контакт с кольцевыми пружинами, равно сумме напряжений всех адекватных парных зон. При действии на чувствительный элемент влияющих факторов (перепад температур и т. д. ) адекватные парные зоны испытывают деформацию одного знака, и напряжение, снимаемое с чувствительного элемента, равно разности напряжения половин адекватных парных зон. Это обеспечивает существенную компенсацию действия влияющих факторов.

Благодаря тому, что описанная конструкция представляет собой сплошной монолит, она обладает чрезвычайно высокой жесткостью и прочностью. При этом обеспечивается относительно высокая чувствительность и компенсация паразитного сигнала от влияющих факторов, позволяющая измерять сверхнизкие уровни ускорения до 10-5 м/с2 в условиях воздействия широкополосной вибрации до 500 м/с2 и одиночных ударов до 1500 м/c2.

Похожие патенты SU1544007A1

название год авторы номер документа
Пьезоэлектрический акселерометр 2016
  • Янчич Владимир Владимирович
  • Панич Анатолий Евгеньевич
RU2627571C1
Пьезоэлектрический акселерометр центростремительного ускорения 2023
  • Гупалов Валерий Иванович
  • Ткаченко Анна Николаевна
  • Олейник Дмитрий Александрович
RU2804832C1
Акселерометр, работающий на деформации сдвига в пьезоэлементе, и способ его изготовления 2023
  • Редюшев Андрей Андреевич
RU2814852C1
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР 1998
  • Вусевкер Ю.А.
  • Гориш А.В.
  • Дунаевский В.П.
  • Панич А.Е.
RU2150117C1
Способ реализации и устройство чувствительного элемента для контроля параметров движения в составе многоуровневого многокристального модуля 2019
  • Захаров Павел Сергеевич
  • Итальянцев Александр Георгиевич
  • Кульков Дмитрий Сергеевич
  • Сапегин Александр Андреевич
RU2702401C1
БЕСПРОВОДНОЙ ТРЁХКАНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ВИБРАЦИИ 2021
  • Редюшев Андрей Андреевич
  • Камчатный Константин Александрович
  • Баринова Анна Юрьевна
RU2765333C1
Пьезоэлектрический акселерометр 1980
  • Дунаевский Виктор Павлович
  • Вуколов Анатолий Николаевич
  • Сумский Владимир Павлович
  • Донсков Виктор Иванович
  • Янчич Владимир Владимирович
  • Крамаров Олег Павлович
  • Крайненко Борис Иванович
SU922641A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ-СТОЛБИКОВ 2013
  • Васильева Елена Викторовна
  • Головнин Владимир Алексеевич
  • Груша Александр Евгеньевич
  • Дайнеко Андрей Владимирович
  • Добрынин Данила Андреевич
  • Нерсесов Сергей Суренович
  • Храмцов Алексей Михайлович
  • Чистякова Наталья Александровна
RU2540440C1
ДАТЧИК ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА ДЛЯ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ 2019
  • Вельмогин Александр Михайлович
  • Костарев Евгений Владимирович
  • Рогожин Сергей Сергеевич
  • Лапин Сергей Александрович
  • Петров Арсений Владимирович
  • Петров Владимир Владимирович
RU2709430C1
ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР 1989
  • Вусевкер Ю.А.
  • Доля В.К.
  • Шевченко Л.А.
  • Веселова Е.Ю.
  • Дунаевский В.П.
  • Вуколов А.Н.
SU1679867A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 544 007 A1

Реферат патента 1996 года ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерению низкочастотных малых ускорений пьезоэлектрическим акселерометром. Цель изобретения - повышение чувствительности акселерометра. При наличии ускорений чувствительный элемент, закрепленный по оси на основании, изгибается. Каждый слой двухслойного монолитного чувствительно элемента изгибается относительно плоскости, содержащей внутренние электроды 6, состоящие из нечетного числа отдельных секторов 6, гальванически не соединенных между собой и выведенных контактными дорожками на торцевую поверхность чувствительного элемента. В результате на внешних электродах 10 и 11, конгруэнтных внутренним, благодаря чередующейся поляризации зон чувствительного элемента между внешними и внутренними электродами возникают заряды. съем выходного сигнала осуществляют с контактных дорожек, выведенных на боковую поверхность чувствительного элемента, причем первые электроды на наружных поверхностях чувствительного элемента выведены контактными дорожками,а последующие соединены попарно перемычками 12. 5 ил.

Формула изобретения SU 1 544 007 A1

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий установленный на основании монолитный кольцевой изгибный чувствительный элемент с электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности акселерометра, чувствительный элемент выполнен из двух одинаковых слоев с расположенным между слоями внутренним электродом, состоящим из нечетного числа отдельных электродов в форме секторов, гальванически не соединенных между собой, и с контактными дорожками, выведенными на торцевую поверхность чувствительного элемента, и наружными верхними и нижними электродами, расположенными симметрично внутренним и конгруэнтным им, причем диаметры электродов меньше наружного диаметра чувствительного элемента, первые электроды на наружных поверхностях чувствительного элемента выведены контактными дорожками до наружного диаметра, а последующие электроды гальванически попарно соединены перемычками, при этом первый электрод верхней поверхности расположен над последним электродом нижней поверхности, а зоны чувствительного элемента между внешними и внутренними электродами относительно внутренних электродов выполнены с одинаково направленным вектором поляризации, причем направление поляризации в каждый последующий от первой до последней зоны выполнено чередующимся.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года SU1544007A1

Авторское свидетельство СССР N 1367699, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

SU 1 544 007 A1

Авторы

Вуколов А.Н.

Дунаевский В.П.

Забелло В.В.

Лукашин Ю.В.

Даты

1996-02-27Публикация

1988-06-20Подача