Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1977 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вибрацнй, и может быть использовано д;1я измерения иовышепны.х виброперегрузок на изделиях современной те.хникп.

Известны иьезоэлектрпческие акселерометры, в которых для умеиьшения влияния иере.мен-,ения жилы кабеля на пьезоэлемент и увеличения точности измерения производится залнвка концевого участка кабеля или оголенной жилы эпоксидным клеем или комиаундом

1.

Из известных пьезоэлектрических акселерометров наиболее близким по технической суииюсти к иредлагаемому является акселерометр, состоящий из корпуса, в котором расположены иьезоэлемент, инерционный элемент (груз) и основание защемленные пружиной 2.

Электрический кабель присоединен в верхней части корпуса акселерометра, причем небольшой участок оголенной жилы кабеля залит эпоксидным клеем, в результате чего уменьшается влияние перемеш;епия жилы кабеля на ньезоэлемент.

Однако такая конструкция акселерометра имеет ряд недостатков.

В частности, его отличает невозможность осуществления вывода кабеля па уровне установочной плоскости акселерометра, в результате чего участок кабеля от заделки его в корпус до установочной плоскости на объекте измерения не может быть жестко закреплен.,

Поэтому при повышенных виброперегрузках ввиду значительиого перемещения этого участка кабеля, снижается вибропрочность, надежность и точность акселерометра, так как воз.можен обрыв незакрепленного участка кабеля. Кроме того, такое закрепленпе кабеля прпводпт к увеличению размеров акселерО1метра.

Целью нредлагаемого изобретения является повышение надел ностн и точности акселерометра ири иовышенных виброперегрузок без увеличения габаритов.

Это достигается тем, что в предлагаемом пьезоэлектрическом акселерометре, кабель в корпусе уложен по спирали вокруг пьезоэлементов Н закреплен, например, в кольцевой канавке п электроизоляционном кольце.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 и 3 - спиральная заделка кабеля.

Акселерометр состоит из корпуса 1, в котором устаповлены пьезоэлементы 2, инерционный элемент (груз) 3 и поджимающая их пружина 4. Концевой участок кабеля 5 уложен по спирали на дне корпуса вокруг пьезоэлементов в два витка (фиг. 1). Нижний ни3

ток образует изолированная часть этого участка кабеля, который закреплен клеем или компаундом в кольцевой канавке 6, верхний виток образоваи цеитральиой жилой кабеля, для изоляции и закренления которой на нижний внток установлено электронзоляционное кольцо 7. В протоке 8 этого кольца комнаундом залит закрепляемый участок центральной жплы кабеля. Кабель вводят в корпус акселерометра через отверстие 9, которое находится на одном уровне с кольцевой канавкой 6 и посадочной плоскостью акселерометра.

Положительный эффект предлагае.мого акселерометра обосновывается следующим образом.

При вибрациях свободного участка кабеля с ускорением несколько тысяч g сила, стремящаяся выдернуть кабель из корпуса акселерометра, может доходить до 10 кг. Так как прочность сцепления приклеенного кабеля, например, типа ЛВКТ, составляет порядка 15 кг/см по эксперп.ментальным данным длина пр11клеениого участка кабеля диаметром 0,2 см должна быть не менее

10. 1

- 1,1 см.

0,27с.15

с другой стороны, прп патяжепии кабеля его центральная жила перемещается относительно оболочки, так как изоляционный слой обладает упругостью К порядка 10 кг на 1 см длины кабеля. Перемещение же центральной жплы, подсоединенной к чувствительному элементу, вызывает паразитный спгнал. Для того, чтобы снла передаваемая жилой на чувствительный элемент ослаблялась в N раз по сравнению с силой натяжения кабеля, длина закрепленного участка кабеля внутри акселерометра должна выбираться из условия

N-k

L К

где /г - жесткость свободного участка центральной жилы. Прп

A 1000H/fe 10L 10 см.

см

Выполнение этого условия в обычных конструкциях невозможно, следовательно, необходимо дополнительно закреплять участок оголенной жилы.

Q Предлагаемое техническое рен1енне полчсстью удовлетворяет это.му требованию: вонервы.х, прп укладке кабеля и жплы вокруг пьезоэлемента диаметра D дл1П1а закрепленного участка равна .пЬ; во-вторых, возникает

- дополиительная сила соиротивления, так что но формуле Эйлера передаваемое усилие падает по экспоненте с показателем, пропорциональным углу обвива.

Кроме того, закрепление кабеля по спира„ ли вокруг пьезоэлементов вместе с полным исключением его влияния на пьезоэле.мент дает возможность вывести кабел1 на уровие иосадочиой илоскости акселерометра, что позволяет избежать значнтельпого иеремеи ения - кабеля на всем его протяжении за счет жесткого закрепления на объекте измерения, повысить надежпость и точность акселерометра.

Формула п 3 о б р е т е п и я

Пьезоэлектрнческий акселерометр, содержащий корпус, ньезоэлементы, инерционный элемент н пружину, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности при повыгпенных виброперегрузках, кабель в корпусе акселерометра уложен по спирали вокруг ньезоэлементов и закреплен, например, в кольцевой канавке и электронзоляционном кольце.

Источники И11формацнн, нрниятые во внпмание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство Л 275556, М. Кл.2 G 01Р 15/08, 1968.

2.«Внброметрия jY 1, 1965 г. стр. 16 (прототип).

А

.

I/

игЛ