Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике.

Для измерения ударных и вибрационных ускорений используются пьезоэлектрические акселерометры, например, вьшолненные по схеме с предварительным поджатием пьезоэлемента 2j.

Известны пьезракселерометры, содержащие корпус, поджимной упругий элемент, одну инерционную массу, два пьезоэлемен- та, электрически включенных так , что м&ханические напряжения одного знака (или сжатия, или разжатия), возникающие в пьвзо.элементах под воздействием ускорений, приводят к появлению электрических заря дов, которые на выходе с пьезоакселеро- метра складываются. Однако такие пьезо- акселерометры обладают паразитной чувст вительностью к динамическому измерению дав пения, воздейсгвуюшему одновременно с ускорениями в направпении продопьной оси акселерометра, например, от набегающего потока воздуха, жидкости и т, д. В этом случае возникают большие искажения по-

лезного сигнала с датчика при измерении, вибрационных или ударных ускорений.

Известен также пьезоэлектрический акселерометр с предварительным поджатием, содержащий корпус, инерционную массу, упругий шоджимной элемент, чувствительные пьезокерамические элементы с токосъемными поверхностями, выполненными из аквадага l . Однако этот акселерометр также обладает значительной паразитной чувствительностью к динамическому давленто, воздействующему вдоль его продольной оси.

Цель изобретения - уменьщение чувствительности акселерометра к изменению давления, воздействующему на акселерометр, и повышение точности измерения ускорений в данных условиях. Это достигается тем, что инерционная масса выполнена в виде двух последовательно расположенных частей, между которыми размещен один из пьезоэлеменгов, а другой пьезоэлемен т находи тон между основанлем корпуса и нижней инерциошюй массой. Пьезоэлементы электрически соепинены между со-

бой так, что электрические заряды, воэ никакяцне на обкладках пЪзоэлементов от действия давления, компенсируются пол- костью, а при действии ускорения - час тично. Такое i исполнение пъеэоакселеромет pa делает его практически нечувствительным : к воздействию внешнего изменяющего давления и- в то же время обеспечивает достаточно высокое значение чувствительности к измеряемым вибрационным или ударным ускорениям.

На чертеже изображен схематически пьезоэлектрический акселерометр.

На основании 1 корпуса расположены; последовательно пьезоэлемент 2, инерционный элемент 3, пьезоэлемент 4 и инерционный элемент 5. Указанные дегали поджаты к основанию корпуса упругим элементом 6, упирающимся в крышку 7. ; Последняя крепится к основанию 1 корпу са, например, резьбой. Заряды с пьезо элементов снимаются электрическими в ыводами 8. Акселерометр к объекту испытаний крепится, например, резьбовой шпиль кой 9.

Пьезоакселерометр работает следующим образом. ,...1

Давление Р, действующее на крышку 7, приводит к возникновению в обоих пьезозлементах механических напряжений од- ного знака (сжатие) и одной величины. Ш так как пьезоэлементы 2 и 4 ориентированы электрически навстречу друг другу (направление поляризации обоих пьезоэ- лементов совпадает), то электрические

заряды, образующиеся при этом на обоих пьезоэлементах, практически полностью

компенсируются. В то время под воадейст вием ускорения (например, снимающего оба пье-зоэлемента) на пьезоэлемент 2 действует сила, пропорциональная суммарной массе двух инерционных элементов

3и 5, а также пьезоэлемента, на пьезсэлеменг

4действует меньшая сила, пропорциональная только массе элемента 5. Поэтому происхогдит лишь частичная компенсация электричеоких зарядов, возникающих на пьезоэлеменгах под воздействием ускорения, и акселерометр чувствителен к ускорениям.

Формула изобретен и я

Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий корпус, упругий элемент, инерционную массу и два пьезоэлемента, о т- личающийся тем, что, с целью .обеспечения нечувствительности акселерометра к воздействию волн давления, инерционная масса выполнена в виде двух последовательно расположенных частей, между которьплн размешен один из пьезоэлемен- тов, а другой пьезоэлемент размешен между основанием корпуса и нижней инерционной массой, причем пьезоэлементы обращены к нижней- инерционной массе электр1 - дами противоположной полярности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство № 40822О, кл, G О1 Р 15/08, 1972 г.

2.Брюль и Къер. Технические данные май 1972 г. (мод. 4333).