Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1991 года по МПК G01P15/09 

фиг I

Изобретение относится к области измерительной технике,а именно к устройствам ля измерения виброускорений в широком иапазоне частот в труднодоступных месах.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона акселерометра путем уменьшения его габаритов и увеличение точности измерения путем снижения поперечной чувствительности.

На фиг. 1 показан акселерометр, общий вид; на фиг. 2 - чувствительный элемент с приведением формы электродов и их пространственной ориент&ции.

Пьезоэлектрический акселерометр фиг, 1) состоит из основания 1, чувствительного элемента 2 с электродами 3, замкнутыми на боковой поверхности раз- нополярными шинами 4, и крышки 5 для защиты от внешних воздействий. Элемент 2 прикреплен к основанию 1 гайкой 6.

Чувствительный элемент 2 изготовлен из отдельных пластин 7, выполненных из тонкой пьезокерамической пленки. Сборка отдельных пластин в монолит с последующими опрессовкой и отжигом позволяет избежать перегибов пленки и значительно снизить разноструктурность керамики при изготовлении. На заготовки пластин наносятся электроды 3 кольцеобразной формы, имеющие с одной стороны выступ 8 для соединения с коммутационной шиной, а с противоположной - изолирующий зазор 9. При выполнении электродов соблюдаются размеры зазора так, чтобы X С + 2 /V Д а, где а, X - параметры зазора, С - ширина коммутационной шины, Д-толщина пленки.

При этом конфигурация верхнего и нижнего электродов 3 пластины 7 совпадает, но нижний электрод развернут относительно верхнего под углом 180°, т. е. выступу верхнего электрода соответствует зазор на нижнем электроде, зазору верхнего электрода соответствует выступ нижнего электрода (фиг. 2). Пластины набираются в пакет определенной в последовательности (фиг. 2), затем спрессовываются, коммутируются и спекаются в монолит с последующей поляризацией.

Благодаря тому, что предлагаемая конструкция представляет собой сплошной монолит, она обладает высокой жесткостью и прочностью, а также позволяет максимально уменьшить объем неоднородных структурных зон чувствительного элемента.

Следовательно, вклад неоднородности в поперечную чувствительность минимален при заданной толщине пленки и размерах коммутационных шин. Однако максимальное усиление эффекта снижения поперечной

0 чувствительности наблюдается тогда, когда в качестве материала для изготовления чувствительного элемента применен материал

с отношением пьезомодулей -- 7.

dai

5 Традиционно применяемые для изготовления чувствительных элементов акселерометров пьезокерамические материалы характеризуются отношением пьезомоду. d33

0

5

0

5

0

5

0

лей - 2-3, поэтому сигналы, вкладыва031

емые в поперечную чувствительность неоднородными зонами и сдвиговыми деформациями, т. е сигналы, зависящие от величины dai, довольно ощутимы по сравнению с основным продольным сигналом, а применение пьезокерамических материалов с отношением пьезомодулей

-р- 7 значительно уменьшает эффектив031

ность этого сигнала и приводит к снижению поперечной чувствительности.

Формула изобретения Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий корпус, состоящий из основания и крышки, на основании установлен чувствительный элемент, выполненнь1 в виде монолитного многослойного пленочного конденсатора из пьезоэлектрической пленки с электродами и коммутационными шинами вдоль монолита, каждая из которых соединена с электродами одной полярности, отличающийся тем. что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения,электроды одной полярности равноудалены от коммутационных шин противоположной полярности на расстояние, равное толщине пленки, причем в качестве пьезокерамического материала использован материал с соотношением пьезомодулей d33/dsi 2: 7.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения виброускорений малогабаритными акселерометрами с повышенной точностью. Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение точности измерений малогабаритного акселерометра Пьезоэлектрический акселерометр содержит основание 1 с установленным на нем чувствительном элементом 2, выполненным в виде монолитного многослойного пленочного конденсатора из пьезоэлектрической пленки. Вдоль монолита расположены коммутационные шины 4, соединяющие электроды 3 одной полярности Электроды противоположной полярное)и равноудалены от коммутационных шин на расстояние, равное толщине пленки. В качестве пьезо- керамического материала использован материал с отношением пьезомодулей daa d3i 7 2 ил. (Л С о 00 го Ю со 00

Фиг.2