Пьезоакселерометр с частотнымВыХОдОМ Советский патент 1981 года по МПК G01P15/09 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения механических величин, в частности линейных И вибрационных ускорений.

Известны пьезоакселерометры с частотным ВЫХОДОМ, выполненные на основе перестраиваемых по частоте пьезоэлектрических резонаторов с присоединенной инерционной массой.

Акселерометр включает закрепляемые в корпусе прибора силочувствительные пьезорезонаторы и взаимодействующие с резонаторами элементы упругого подвеса с закрепленными на них инерционными массами. Элементы упругого подвеса инерционной массы обеспечивают передачу к пьезорезонаторам усилий, пропорциональных ускорениям вдоль оси чувствительности 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоакселерометр, содержащий консольный упругий элемент, инерционную массу и два пьезорезонатора, включенные в качестве частотно-задающих элементов в автогенераторы, выходы которых подключены к схеме формирования сигнала разностной частоты ,{2.

Недостатком его является малая крутизна преобразования ускорения в частоту. Крутизна преобразования пьезоакселерометра прямо пропорциональна инерционной массе и силовой чувствительности пьезорезонатора. Увеличение инерционной массы приводит к утяжелению акселерометра, что нежелательно при измерении и анализе механических колебаний легких объектов.

Цель изобретения - увеличить крутизну

преобразования пьезоакселерометра при

сохранении величины инерционной массы

и полосы рабочих частот.

Поставленная цель достигается тем, что

на две противоположные боковые поверхности инерционной массы, перпендикулярные к оси чувствительности, и на две параллельные этим поверхностям стенки корпуса нанесены электроды, при этом один

из электродов на корпусе соединен с одним из пьезорезонаторов, второй электрод соединен с другим пьезорезонатором, а электроды -на инерционной массе объединены между собой и соединены с земляной шиной.

На фиг. 1 представлена конструкция пьезоакселерометра; на фиг. 2 - электрическая схема. Предлагаемый пьезоакселерометр содержит основание 1, упругий элемент 2, в котором закреплены два пьезорезонатора 3 и 4, инерционную массу 5, корпус 6. На боковые поверхности инерционной массы 5, перпендикулярные к оси чувствительности, нанесены электроды 7 и 8. Две пары электродов 7, 9 и 8, 10 образуют два воздушных конденсатора Ci и Са. Электрод 9 конденсатора Сь находящийся на корпусе, соединен с одним из выводов пьезорезонатора 3. Электроды 7 и 8 конденсаторовCi и Cz объединены и (соединены с земляной шиной. Цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсаторов С и пьезорезонатора 4, включена в качестве частотно-задающего элемента в автогенератор И, а включенные последовательно конденсатор Cz и пьезорезонатор 3 являются частотно-задающими элементами автогенератора 12. Входы схем автогенераторов И и 12 подключены к схеме формирования разностной частоты 13.

Предлагаемый цьезоакселерометр работает следующим образом.

Под действием ускорения вдоль оси чувствительности- происходит изгиб консольного упругого элемента 2, жестко связанного с инерционной массой 5. Изгиб упругого элемента приводит к деформации пьезорезонаторов 3 и 4 и вызывает изменение частоты пьезорезонаторов, что- приводит к аналогичному изменению частоты автогенераторов. Одновременно, благодаря перемещению электродов 7 и 8, расположенных на инерционной массе 5, происходит увеличение (уменьшение) межэлектродного

расстояния конденсаторов GI и Cz. Это в свою очередь приводит к увеличению (уменьшению) частоты соответствующих автогенераторов 11 и 12.

Суммарный эффект от изменения частоты автогенераторов приводит к увеличению крутизны преобразования пьезоакселерометра.. .

Формула изобретения

Пьезоакселерометр с частотным выходом, содержащий корпус, основание, консольный упругий элемент с двумя резонаторами на его противоположных гранях и инерционную массу, отличающийся тем, что, с целью увеличения крутизны преобразования при со-хранении величины инерционной массы и полосы рабочих частот, на двух противоположных перпендикулярных к оси чувствительности боковых поверхностях инерционной массы и на двух параллельных этим поверхностям стенках корпуса установлены электроды, каждый

из которых соединен с соответствующим пьезорезонаторОМ, при этом электроды на инерционной массе объединены между собой и соединены с земляной шиной. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Малов В. В. Пьезорезонаторные датчики. М., Энергия, 1972, г. V.

2.Авторское свидетельство СССР № 573757, кл. G 01 Р 15/08, 1975 (прототип).