Пьезоэлектрический акселерометр Советский патент 1979 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к ycTpoHctBaM для измерения вибрации и может быть использовано при измерении повышенных виброперегрузок на изделиях современной техники. Известны пьезоэлектрические акселерометры с разъемным соединительным устройстврм, позволяющим устанавливать их в труднодоступ ных местах, характерных для объектов современной техники 1. Однако большинство из тх не обладает повышенной вибропрочностью, что препятствует их использованию при измерениях. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акселерометр, содержащий основание с центральным зажимом с установленными на нем пьезозлементалш и инер ционной массой р упругим элементом и разъемный соединительный узел. Последний выполнен в виде жестко установленной контактной втулки и соприкасающегося с ней разъемного резьбового штыря с гайкой, размещенных в сквозном отверстии основания акселерометра 2. Такое консфуктивное решение позволяет, сохранив удобство установки акселерометра, получить высокую вибропрочность и, следовательно, повышенную надежность и одновременно уменьшить габариты по сравнению с другими известными конструкциями акселерометров с разъемным соединительным узлом. Однако этот акселерометр может выполнен только по двухпроводной электрической схеме, когда одним из токонесуиа1х проводов служит экран кабеля, а пьезоэлемент соединен с основанием акселерометра. Между тем такая схема чрезвычайно чувствительна к наличию переменной разносш потенциалов между том- ками установки акселерометра и вторичного преобразователя (усилителя). Объекты же современной техники имеют мощные алекфические генераторы, приводы и т. п., создающие значительные токи в корпусе, с которым, как правило, соединен один из проводов (а часто корпус является токоведущим). При токе порядка десятков ампер достаточно сотгротанлсння, всего 0,01 Ом, чтобы между двумя шчк: ми корпуса возникло напряжение помехи в . сотни милливольт, что не позволит производить измерение. Использование конструктивных решений, предложенных в известном акселерометре, оказывается в данном случае невозмож.ным вследствие низкой надежности этого узла, выполненного с двумя парами переходных контактов: при затяжке одна пара контактов из-за разброса размеров оказывается зафиксированной слабее и может нарушаться при вы соком уровне эксплуатационных виброперетрузок. Увеличе1шю же усилия затяжки препятствует расположение узла в сквозном отверстии основания. Все другие известные конструкции акселерометров и других приборов с многоконтактными разъемными узп&мн обладают низкой вибропрочностью в одном из направле1шй. Кро ме того, при ми1шатюризащш узла вероятность его поломки при стыковке оказьшается высокой. Целью изобретения является повышение на дежиости акселерометра.. Это достигается тем, что в предлагаемом акселерометре неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде конической изоляционной втулки с двумя полуконическими пружинящими контактами, угол раствора которых меньше, чем у втулки, а разъемная часть узла - в виде двух изолированных несушим штырем полуконических контактных пластин, поджатых к изоляционной втулке. На фИг. 1, 2 схематично изображен описьш мый акселерометр с соединительным узлом в резе (разъемная часть соединительного узла не показана). Акселерометр содержит основание 1, на ко тором установлены один или несколько пьезоэлеменгов 2. изолироватшых прокладками 3, и сейсмическая масса (груз) 4, поджатые пру жиной 5. Соединительный узел, расположенный в отверстии основания, содержит жестко установленную на дно отверстия коническ)то изоляшюнную втулку 6, в которую вмонтированы. например запрессованы, две контактные пружицы 7, 8, выполне1шые в виде двух полуконусов и соединенные с электродами пьезоэлемента Соприкасающаяся со втулкой разъемная ответная часть узла состоит из штъфя 9, выполне ного из изолятора с закрепленными на нем контактными пластинами 10 и 11 в виде двух полуконусов, соедине1шымн с жиламя двухпроводного кабеля 12, и металлическим кольцам 13, соединенным с экраном кабеля, а также надетой на него резьбовой втулки 14. Штьфь и втулка несимметричны в сечении, например, имеют соответственно впадину и выступ. При монтаже акселерометра на объекте штырь 9 вставляют в отверстие основани5, при этом контактные, пластины Ю, 11 входят в соприкосновение с пружинами 7 и 8, соединяя таким образом жилы кабеля с пьезоэлементом. Экран соединяется с основанием с помошью кольца 13. Несимметричность штыря и втулЮ1 обеспечивает сохранение заданной полярносга включения пьезоэлемента. Затем с помощью втулки 14, ввин чиваемой в резьбу отверстия в основании, поджимают пластины 10, 11 к пружинам 7, 8. При этом последние расходятся до тех пор, пока не упрутся во втулку. Усилие зажатия может быть большим, поскольку втулка расположена в дне отверстия основания. Жесткая фикса1шя положения пружиняцщх контактов на кош1ческой поверхности обеспечивает надежность соедине1шя. при всех направлениях действия виброперегрузок. В случае надобности узел уплотняется резиновым кольцом, не показанным на чертеже, а резьбовая втулка фиксируется компаундом. Проведеш1ые испытания акселерометров с описанным разъемнь1м соединительным узлом подтверд 1пи его высокую вибропрочность. Целостность соединения не нарушалась при действии виброускоре1шй до 60000 м/с в любом направлении в течение 0,3 ч. При этом устойчивость к помехам электрического происхождения была в 10-30 раз более высокой, чем у акселерометров, вьшолиешгых по двухпроводной схеме. Формула изобретения Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий основание с- установленными на нем пьезоэлементами и инерционной массой и разъемный соединительный узел, размеще1вп ш в основании, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, неподвижная часть разъемного соединительного узл.а вьшолнена в виде конической изоляционной втулки с двумя полуконическими пружинящими контактами, угол раствора которых меньше, чем у втулки, а разъемная часть узла - в виде двух изолированных несущим штырем полуконических контактных пластин, поджатых к изоляционной втулке. Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США №3482121, кл. 310-8.4, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР Р551565, кл. G 01 Р 15/08, 1974 (прототип).

//

Фиг.1

А-Л