Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1977 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вибрации и удара и может быть использовано при измерении вибрационных и ударных процессов на современных изделиях при воздействии широкого диацазона влияющих факторов.

Известны пьезоэлектрические акселерометры с одним или двумя пьезопреобразователями, установленными на основании и работающими на сжатие. Они имеют высокую собственную частоту и чувствительность, однако наряду с этим слабо защищены от воздействия влияющих факторов, например деформации основания и перепадов температуры объекта или окружающей среды. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезодатчик ускорений, содержащий основание, на одной стороне которого установлен пьезопреобразователь с инерционным грузом, создающий под действием уско|рения полезный сигнал, а на другой стороне в полости симметрично первому установлен второй пьезопреобразователь с такими же характеристиками без инерционного груза. Оба преобразователя .ены последовательно. Ири деформации основания или изменении температуры датчика на обоих преобразователях возникают паразитные сигналы, однако на пьезопреобразователе без груза паразитный

2

сигнал имеет противополол-сную полярность. За счет этого достигается компенсация паразитных сигналов.

Однако основание, с обеих сторон которого расположены пьезоэле.дгенты для обесиеченпя высокой собственной частоты, что необходимо при вибрационных испытаниях совре.мснных изделий, должно иметь большую л есткость, а следовательно, и больщую толщину. Это в свою очередь ведет к снижению точности акселерометра, так как napaaiUHHe возмущения (деформация, температура) вызывают разные сигналы на пьезопреобразователях причем разность тем больше, чем дальше один пьезоэлемент удален от другого (больще толщина основания), а значит степень их компенсации - слабее. Наличие же в схеме подгоночного конденсатора не устраняет полностью это влияние, так как он может быть настроен на компенсацию только какого-либо одного влияющего фактора. Кроме того, пьезопреобразователь без груза, используемый для компенсации, снижает чувствительность акселерометра, так как этот пьезопреобразователь является нагрузкой и не создает полезного сигнала. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности. В описываемом акселерометре это достигается тем, что его основание выполнено в виде набора дисков, соединенных прокладками по опорным новерхностям и образующих монолитный пакет; инерционный груз выполнен в виде нескольких отдельных элементов, расноложенных на дисках основания; ньезопреобразователи выполнены в виде отдельных элементов, расположенных между дисками основания и элементами инерционного груза, причем осн поляризации преобразователей направлены в одну сторону, а элементы груза электрически соединены между собой.

На чертеже схематически показан описываемый акселерометр.

Его основание состоит из набора дисков 1 и прокладок 2, установленных на опорных поверхностях дисков и скрепленных между собой в монолитный пакет. На обеих сторонах дисков установлены одинаковые пьезопреобразователи 3 с укренлепиыми на них элементами инерционного груза 4. Инерционные грузы (кроме крайних) сонрикасаются торцовыми поверхностями с пьезоэлементами, установленными на соседних дисках, и образуют также монолитный пакет.

При действии ускорения вдоль оси акселерометра преобразователи на разных сторонах дисков испытывают разную деформацию (растяжение или сжатие). Нри воздействии же неизмеряемых компонент, например ускорения, перпендикулярного к оси акселерометра.

или влияющих факторов все пьезопреобразователи испытывают деформацию одного знака. Соответствующее включение преобразователей позволяет суммировать абсолютные величины полезных сигналов и вычесть паразитные. Для этого нужно, например, чтобы направление поляризаций всех преобразователей было одинаковым, а все элементы инерционного груза - соединены между собой. Выходной сигнал снимается с груза и основания.

Формула изобретения

Ньезоэлектрический акселерометр, содержащий основание, инерционный груз и пьезоиреобразователи, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и чувствительности, его основание выполнено в виде набора дисков, соединенных нрокладками по опорным поверхностям и образуюи их монолитный пакет; инерционный груз выполнен в виде нескольких отдельных элементов, расположенных на дисках основания; пьезопреобразователи выполпены в виде отдельных элементов, расположенных между дисками основания и элементами инерционного груза, причем оси поляризации преобразователей направлены в одну сторону, а элементы груза электрически соединены между собой.

.,ZZ2Z.,..