Способ настройки пьезоэлектрических акселерометров Советский патент 1977 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к пьезоэлектрическим преобразователям.

Известен способ настройки пьезоэлектрического акселерометра, содерлсаш.его один пьезоэлемент, на минимальную поперечную чувствительность, заключающийся в совмещении центра массы подвижной части (груза) с центром симметрии пьезоэлемента 1. Однако такой способ дает недостаточное уменьшение поперечной чувствительности.

Наиболее близким но технической сущности является сиособ пастройки пьезоэлектрических акселерометров, измеряю1цих вибрационные и импульсные ускорения, на минимальную поперечную чувствительность нутем предварительного подбора и последующего совмещения двух пьезоэлементов в корпусе акселерометра 2. При этом нредварительный подбор проводят по диаграммам направленности отдельных пьезоэлементов, снимаемым нри вибрационном воздействии на пьезоэлемент (на фиксированной частоте), а совмещение осуществляют путем соответствующего поворота пьезоэлементов друг относительно друга таким образом, чтобы частные диаграммы поперечной чувствительности отдельных пьезоэлементов были противофазные.

9

Такой способ позволяет существенно уменьщить относительную поперечную чувствительность виброакселерометров, работающих в строго определенном диапазоне амплитудночастотной характеристики. Однако для пьезоэлектрических акселерометров, предназначенных измерять импульсные ускорения, данный способ настройки не пригоден. При ударе, в отличие от вибрации, на пьезоакселерометр воздействуют ускорения со спектром частот в очень щироком диаиазоне (единицы герц- сотни килогерц). Если оиределение диаграмм направленности поперечной чувствительности отдельных пьезоэлемептов производить этим способом, то не учитываются резонансные явления в поперечном направлении каждого пьезоэлемента и значения поперечной чувствительности собраиного пьезоакселерометра с совмещенными двумя пьезоэлемента ми различны ири действии вибрации или удара.

Цель изобретения - уменьщение относительной поперечной чувствительности и погрещности измерения импульсных ускорений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу для ньезоакселерометров, измеряющих импульсные ускорения, снятие диаграмм направленности поперечной чувствительности отдельных пьезоэлементов производят в ударном режиме с амплитудой ускорения 500-

1000 g и длительностью импульса 100- 150 мсек.

Определенные предлагаемым способом диаграммы направленности ноие 1ечной чувствительности отдельных ньезоэлементов в отличне от известного вибрационного способа учитывают реакцию механической системы датчика с ньезоэлементом на импульсное воздействие в ноперечном направлении. Тем самым с большей точностью определяются диаграммы направленности поперечной чувствительности отдельных ньезоэлементов. Последующее совмен1ение пьезоэлементов в корпусе собираемого акселерометра производят иосле нредварительцого подбора двух пьезоэлементов по максимальным значениям поперечной чувствительности, взятым из диаграмм направленности. При этом размеп1ение двух ньезоэлементов в корнусе акселерометра таково, что максимальные значения поперечной чувствительности ориентнруются противофазно.

Определение величины относительной поперечной чунст1}ительпости собранпого ш езоакселерометра производят при этом также при воздействии уда)ных ускорений.

Предлагаемый способ реализуют на иетрудоемком устройстве к установке с баллистическим маятником.

Исиытания способа настройки проводились при настройке ньезоакселерометров для измерения имиульсных ускорений до 20000 g. Опытная партия этих иьезоакселерометров была собрана и позволила получить максимальную относительную поперечную чувствительность 1-5% при воздействии на пьезоакеелерометр удара в поперечном направлении. При ЭТОЛ1 оеуществлялось следующее: диаграммы иаирав;1енност11 поперечной чувствительности отдельных пьезоэлемептов опредслялись в составе техпологпчсского устройства, полпостью соответствуюп1ег() по .механической схеме II жесткостпым параметрам собираемому пьезоакселерометру, при воздействии на пьезоэлемент ударных ускорений амплитудои 1000 g и длительностью импульса 100 мсек; после совмещения в корпусе акселерометра двух пьезоэлементов определялась относительная поперечная чувствительность собранного пьезоакселерометра также при воздействии удара.

Полученные таким способом фактические значения максимальной относительной поперечной чувствительности пьезоакселерометра ие увеличивалиеь в дальнейшем при воздействии на пьезоакселерометр в поперечном направлении и вибрационных и импул1)сных ускорений.

Формула изобретения

Способ настройки ньезоэлектрических акселерометров, предназначенных для измерения импульсных ускорений, состоящий Б предварительном подборе и в носледуюп1,ем еовмеН1ении двух пьезоэлементов в корпусе акселерометра путем соответствующего поворота пьезоэлементов друг относительно друга таким образом, чтобы частные диаграммы направленности поперечной чувствительности отдельных иьезоэлементов, снятые в режиме вибрации, были противофазны, отличающийся тем, что, с целью уменьшения относительной поперечной чувствительиости пьезоакселерометра и погрещноети измерения имиульсных ускорений, енятие диаграмм направленности поперечной чувствительности отдельных иьезоэ;1ементов производят в ударном режиме с амплитудой ускорения 500- 1000 g и длительноетью импульса 100- 150 мсек.

Источники инфо 1мации. 11|1инятые во внимание при экспертизе:

1.Экспресс-ииформация «11с1 ытате;1ьные приборы и стенды Л1 1, 1971. с. (i-11 (ii)oтотин).

2.Порип Ю. П. 5иброметрия. .VL, «Машиностроение, 1963, с. 565.