Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений Советский патент 1990 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к измерительной технике,

I Цель изобретения - повышение точности градуировки за счет определения-влияния крепления пьезодатчика на его поперечную чувствительность.

На фиг. 1 показано градуировочное устройство пьезодатчика ускорений,,об- ший вид; на фиг.2 - электрическая схема включения пьезоэлементов при градуировке пьезодатчика,закрепленного на исследуемом объекте; на фиг. 3 - электрическая схема включения пьезозлементов- при измерении ускорений объекта с помощью пьезодатчика ускорений.

Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений содержит основание 1, инерционный элемент 2 и пьезоэлемент 3. При этом пьезоэлемент 3 прикреплен к основанию 1 и инерционному эле- 4 м|енту 2. Пьезоэлемент 4 с электрода- м|и 5 и 6 приклеен симметрично пьезо- эпементу 3 на противоположной стороне основания 1„ Устройство содержит так- ж е крышку 7, прикрепленную, например, 5 э-авальцовкой к основанию 1. Антивибрационный кабель 8 неподвижно закреплен клеем в крышке 7. Основание 1 прикреплено к исследуемому объекту 9 кщеем или винтами. Проводники Ю-1 3 собраны в кабель 8. Параллельно половинам пьезоэлемента 4 включены конденсаторы 14 и 15. Электроизолированные друг- от друга воздушным промежутком

электроды 5 и 6 соединены между собой коммутационным элементом 16.

Пьезоэлементы 3 и 4 представляют собой плоские пластины, изготовленные из пьезокерамики поляризованной по толщине. Ось поляризации пьезоэлемента 3 направлена в противоположную сторону по отношению к оси поляризации пьезоэлемента 4.

Конденсаторы 14 и 15 припаяны к проводникам 10, 12 и 13. Емкости этих конденсаторов подобраны при изготовлении пьезодатчика таким образом, чтобы при изгибной деформации основания 1 и замкнутом коммутационном элементе 16 электрический сигнал между проводниками 11 и 13 (фиг. 3) был равен нулю.

Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений работает в двух режимах.

В режиме градуировки исследуемый объект 9 неподвижен. На электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 градуировочного устройства подают синусоидальные электрические сигналы Uri и Uf.j (фиг. 2) от двух независимых генераторов (не показаны). Электрические сигналы имеют одинаковую амплитуду, частоту и противоположные фазы.В этом случае в двух половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются противофазные механические колебания, вызывающие поперечные колебания пьезодатчика ускорений отно5155

сительно исследуемого объекта 9, Эти

колебания преобразуются пьезоэлемеи- том 3 в электрический сигнал Uk, который с помощью проводников 10 и 11 передается на измерительный прибор (не показан). Электрический сигнал U характеризует поперечную чувствительность пьезодатчика. Изменяя плавно частоту электрических сигналов U

г нал

и U и измеряя электрический сиг- U определяют поперечную чувствительность пьезодатчика во всем рабочем диапазоне частот. При этом на

частоте поперечного резонанса закреп-- ленного датчика его поперечные колебания имеют максимальную величину, поэтому электрический сигнал UK также максимален.

После измерения поперечной чувствительности производят проверку чувствительности пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. В этом случае на электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 подают электрические сигналы U.. и Urt одинаковой амплитуды, частоты и фазы. При действии этих сигналов в

обеих половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Эти колебания преобразуются пьеэоэлементом 3 в электрический сиг15

20

25

30

После этого устройство готово для работы в режиме измерения ускорения :- объекта 9. В этом режиме исследуемый объект подвергается воздействию вибрации или ударов. При этом объект 9 движется ускоренно и деформируется. Ускорение и деформации от объекта 9 передаются основанию 1 и воспринимаются пьезоэлементом 3, вырабатывающим электрический сигнал, пропорциональный механическим напряжениям от ускорений и деформаций исследуемого объекта 9. Одновременно в пьезоэле- менте 4 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный только деформации исследуемого объекта 9, Благодаря различной полярное- ти пьезоэлементов 3 и 4 при их последовательном включении электрические сигналы, возникающие в указанных пьезоэлементах от изгибной деформации объекта 9, вычитаются. При этом конденсаторы 14 и 15 обеспечива- ют полную взаимную компенсацию указанных сигналов. В этом случае с проводников 11 и 13 снимается электрический сигнал Urt, пропорциональный только ускорению объекта 9 (фиг. 3).

Формула изобретения

35

Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений, содержащее первый пьеэоэлемент, закрепленный между, инерционным элементом и основанием, и второй пьезоэлемент, закрепленный на противоположной стороне основания, отличающ-ееся тем, что, с до целью повышения точности градуировки за счет определения влияния крепления пьезодатчика на его поперечную чувствительность, один из электродов второго пьезоэлемента выполнен в ви- заканчивают и проводники 12 и 13 сое- д5 Де электроизолированных одна от дру- диняют между собой коммутационнымгой частей, соединенных между собой

элементом 16.введенным коммутационным элементом.

нал UK, который характеризует чувствительность пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Плавно изменяя частоту электрических сигналов Uf1 и Игги сохраняя одинаковыми их амплитуды и фазы, определяют чувствительность пьезодатчика ускорений в рабочем направлении.

По сле проверки чувствительности закрепленного пьеэодатчика в поперечном и рабочем направлении градуировку

5

5

0

После этого устройство готово для работы в режиме измерения ускорения :- объекта 9. В этом режиме исследуемый объект подвергается воздействию вибрации или ударов. При этом объект 9 движется ускоренно и деформируется. Ускорение и деформации от объекта 9 передаются основанию 1 и воспринимаются пьезоэлементом 3, вырабатывающим электрический сигнал, пропорциональный механическим напряжениям от ускорений и деформаций исследуемого объекта 9. Одновременно в пьезоэле- менте 4 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный только деформации исследуемого объекта 9, Благодаря различной полярное- ти пьезоэлементов 3 и 4 при их последовательном включении электрические сигналы, возникающие в указанных пьезоэлементах от изгибной деформации объекта 9, вычитаются. При этом конденсаторы 14 и 15 обеспечива- ют полную взаимную компенсацию указанных сигналов. В этом случае с проводников 11 и 13 снимается электрический сигнал Urt, пропорциональный только ускорению объекта 9 (фиг. 3).

Формула изобретения

Фиг.2

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности градуировки. Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений состоит из основания 1, инерционного элемента 2, двух пьезоэлементов 3 и 4, расположенных на противоположных сторонах основания. Пьезоэлемент 4 имеет электроизолированные друг от друга воздушным промежутком электроды 5 и 6, соединенные между собой коммутационным элементом. Основание 1 прикреплено к исследуемому объекту 9. В режиме градуировки сначала измеряют поперечную чувствительность. Для этого исследуемый объект 9 неподвижен, а на электроды 5 и 6 (коммутационный элемент разомкнут) подают синусоидальные электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты и противоположной фазы. В этом случае в двух половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются противофазные механические колебания, вызывающие поперечные колебания пьезодатчика ускорения. Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал. Далее определяют поперечную чувствительность во всем рабочем диапазоне частот. В режиме градуировки производят проверку чувствительности пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Для этого на электроты 5 и 6 пьезоэлемента 4 подают электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты и фазы. При действии этих сигналов в пьезоэлементе 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезоэлемента ускорений в рабочем направлении. Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал. После режима градуировки проводники 12 и 13 соединяют коммутационным элементом. После этого устройство готово для работы в режиме измерения ускорения объекта 9. 3 ил.

Фиг.З