Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1993 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания высокоточных, стабильных и надежных измерительных пьезоэлектрических акселерометров с широкими амплитудными, частотными и температурными диапазонами эксплуатации. Акселерометры могут эксплуатироваться на различных энергетических установках, машинах и устройствах, работающих в жестких эксплуатационных условиях.

Целью изобретения является уменьшение влияния боковой составляющей вибрации на выходной сигнал акселерометра, а следовательно, повышение точности в процессе измерения.

Инерционная масса расположена в виде кольцевого утолщения на тонкостенной гильзе по высоте основания, что обеспечивает передачу усилия на пьезоэлементы при воздействии вибрации в рабочем направлении и практически отсутствие усилия на пье- зоэлеме нты от воздействия боковой составляющей вибрации, так как возникающее усилие направлено по радиусу массы на боковую поверхность основания.

Изобретение поясняется чертежом.

Пьезоэлектрический акселерометр состоит из корпуса 1, который выполнен с цилиндрическим выступом 2. На торце выступа расположены пьезоэлементы 3 и токосъемник 6. Пьезоэлементы поджаты, к основанию дном тонкостенной гильзы 4, которая имеет кольцевое утолщение 5, являющееся инерционной массой. Противоположный срез гильзы связан с основанием выступа. Выходной сигнал, генерируемый пьезоэлементами, снимается токосъемником и с помощью токовывода 7 передается на кабель акселерометра 8.

Акселерометр работает следующим образом.

со

О

ю со ю

СА

При воздействии вибрации в направлении оси акселерометра (выступа), рабочий режим, инерционная масса 5 за счет своей инерции воздействует на гильзу 4;в тонких стенках которой с одной стороны утолще- ния возникает деформация сжатия, а с другой стороны, растяжения, направленная вдоль оси гильзы 4; вследствие этого дно гильзы воздействует на пьезоэлементы 3, вызывая на их электродах электрический за- ряд, прямо пропорциональный передаваемому усилию.

При воздействии вибрации в перпендикулярном направлении .оси акселерометра усилие, возникающее в инерционной массе 5, направлено также перпендикулярно оси датчика, соответственно и оси выступа 2, вследствие этого в стенках гильзы возникает деформация сжатия или растяжения, на- правленная .по радиусу стенки гильзы 4. Вследствие этого усилие от воздействия вибрационной массы 5 передается на боковую поверхность выступа 2 и практически не передается на пьезоэлементы 3, вследствие этого на их токосъемниках заряды не генерируются.

Для расширения частотного диапазона измерения и линеаризации придаточной характеристики противоположный дну срез гильзы при соединении с основанием предварительно растягивается, что обеспечивает рабочие деформации тонких стенок гильзы в зоне упругих деформаций металла. Для уменьшения влияния трения между

стенками гильзы и выступа на них можв наносится вязкая смазка.

Такое техническое решение, позво лившее разделить воздействие усилия инерционной массы на пьезоэлементы при различных направлениях вектора вибрации, позволило резко уменьшить дополнительный паразитный сигнал от боковой составляющей вибрации, а вследствие этого повысить точность измерения.

Предлагаемое устройство позволила снизить погрешность измерения при воздействии на акселерометр боковой составляющей вибрации с 5% (у серийно выпускаемых акселерометров типа АН С у ABC) до 0,6-1,1% или повысить точност измерения в 4-6 раз,

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

Пьезоэлектрический акселерометр, состоящий из корпуса, в котором размещенц основание с цилиндрическим выступом, пьезоэлементы, инерционное тело и узел гюджатия, отличающийся тем, что, с целью повышений точности измерения за счёт снижения влияния боковой составляющей виброускоренйя, узел поджатия выполнен в виде тонкостенной гильзы, пьезоэлементы установлены на торце цилиндрического выступа основания и поджаты к нему тонкостенной гильзой, жестко соединенной с основанием, причем по наружному диаметру гильзы, соосно с цилиндрическим выступом и вокруг него, выполнен кольцевой выступ, являющийся инерционным телом.

Использование: измерительная техника, может быть использовано для создания высокоточных, стабильных и надежных измерительных пьезоэлектрических акселерометров с широкими амплитудными Частотными и температурными диапазонами эксплуатации, Сущность изобретения: акселерометр содержит корпус, в котором разм.ещено цилиндрическое основание, на торце которого установлены -пь езоэлемен-. , ты, поджатые тонкостенной гильзой, жестко соединенной с основанием, причем по наружному диаметру гильзы, соосно с основанием и вокруг него выполнен кольцевой выступ, являющийся инерционной массой акселерометра. 1 ил..