Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорения Советский патент 1982 года по МПК G01P15/09 

I

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частностик пьезоэлектрическим измерительным пре-образователям, предназначенным для измерения ударных ускорений, и может быть использовано для измерений усилий и давлений.

Известные измерительные преобразователи ускорений имеют относительно низкую помехозащищенность вследствие того,что электроды пьезоэлементов имеют непосредственное подсоединение к соединительному кабелю, длина которого, а следовательно, и уровень создаваемых помех может быть значительным П .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является устройство, содержащее массу чувствительного элемента, установленную на пьезоэлементе, закрепленном в корпусе, и соединительный кабель tZ.

Недостатком этого устройства является относительно низкая чувствительность при дистанционном измерении ударных ускорений, обусловленная значительной емкостью, вносимой соединительным кабелем, и низкая помехозащищенность.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем,

10 что в устройство введены последовательно соединенные между собой разрядник и резистор, подключенные к электродам,а соединительный кабель подключен к резистору.

ts

На фиг.1 представлена упрощенная конструктивная схема пьезоэлектрического измерительного преобразователя; на фиг.2 - его электрическая схема.

Пьезоэлектрический измерительный

20 преобразователь ускорения см.фиг.1) содержит.основание 1 корпуса, на котором размещены пьезоэлемент 2, выполненный в виде шайбы и нагруженный массой 3, выполняющий одновремен но и функцию электрода пьезоэлемента 2, 3 пазах массы 3 установлены резистор -( и разрядник 5 изолированные от массы 3с помощью трубок 6 выполненных из изоляционного материа ла. Один конец резистора электрическ соединен с основанием корпуса 1, а другой - с центральным штырем разъем 7 и одновременно с одним из электродов разрядника 5. Масса 3, пьезоэлемент 2,и основание 1, которое является одновременно и вторым злектродом пьезоэлемента, склеены между собой. Для балансировки массы 3 в ней имеется полость 8. Для устранения 8J|ияния внешней среды к основанию 1 преобразователя крепится крышка 9. Разрядник 5 может быть вакуумным либо газозаполненным. Перед измерением преобразователь завинмиаают в резьбовое отверстие, заранее подготовленное в объекте. Ос отверстия совпадает с направлением измеряемой компоненты ускорения. К разъему 7 привиимивают ответную час разъема соединительного кабеля {на фиг.2 не показан). Другой разъем со динительного кабеля подключает ко в ду усилительно-согласующего блока. Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорений работает следующим образом. При наличии ускорения W (см. фиг.1) пьезоэлемент 2 испытывает инерционное воздействие от массы 3. При деформации пьезозлемента 2 на его поверхности возникают электрические заряды. Так как измеряемое ускорение не может меняться мгновен но, то по мере его нарастания пропорционально растут заряд и разност потенциалов между электродами 10 пьезоэлемента 11 (см,фиг.2), а следовательно, и на электродах разрядника 12.. Сопротивление разрядника 12 до наступления пробоя равно сопротивлению изоляции, которое на нескольк порядков больше величины сопротивления резистора 13. Поэтому напряжение на электродах разрядника прак тически до наступления пробоя равно напряжению на электродах пьезоэлемемта. 8 момент превышения значения 9 4 про(5ивного напряжения разрядника происходит искровой разряд. 8 момент разряда сопротивление разрядника 12 резко падает,при этом через него протекает ток короткого замыкания, в результате чего на резисторе 13 возникает кратковременный импульс напряжения. Длительность импульс определяется временем пробоя, который прекращается как только разность потенциалов между электродами 10 не уменьшится до напряжения погасания разрядника 12, flo мере дальнейшего нарастания ускорения заряд на электродах 10 и разность потенциалов снова будут расти до наступле ния следующего искрового разряда в разряднике 12. Описанный процесс будет повторяться по мере нарастания ударного ускорения. Таким образом, за время нарастания ускорения на резисторе 13 появит7 ся серия коротких импульсов напрямения, которые через соединительный кабель 14поступают на согласующий усилитель и далее на измерительную аппаратуру (на фиг.2 не показаны). Число импульсов и интервалы времени между ними несут в себе информацию об измеряемом ударном ускорении. За счет относительно большой импульсной мощности по сравнению с мощностью сигнала при непосредственном непрерывном измерении заряда на электродах улучшается помехозащищенность при измерениях, при этом имеется возможность проводить измерения ударных ускорений при значительном удапении измерительной аппаратуры от места установки пьезоэлектрического измерительного преобразователя. Формула изобретения Пьезоэлектрический измерительный преобразователь ускорения, содержащий массу чувствительного элемента, устаиовленнуо на пьезоэлементв, закрепленном в корпусе, и соединительный кабель,отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последовательно соединенные между собой разрядник и резистор, подключенные к электродам, а соединительный кабель подключён к резистору.