Акселерометр Советский патент 1982 года по МПК G01P15/08 

(54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относзггся к устройствам для измерения парамет.ров движения, а имевио к устройствам для измерения параметров ви)впии и удара. Известен акселерометр, содержащий Kqpnyc, основание, металлический лепесток, пьезоэлемент из стабилизирован ной пьезокерамики, инерциовшое тело, Чямшку и кабель 1. Недостатков акселерометра является ограниченный температурный диапазон его применения. Известно, что границы температурного диапазона пьеаоакселерометров определ5потся, в основном, свойствами пьезо керамики. Причем с повышением температуры кс1эф(}тшеет преобразования акселерометра значительно изменяется, а тсяиосгь преобразования параметров двЕже1Шя в электркгаеский сигнал сяизкается. Для расширения температурного двапазоваа акселерометров применяется принудительное жидкостное или воздушное охлаждение. Наиболее близким к предлагаемому по техщтческой сущности и достигаемому эффекту является акселерометр, содержаишй корпус, соединенный с основанием, имеющим канал для прохождеютя охлаждающей жидкости, изолированный от основания пьезоэлемент, инерционную массу, скрепленную через изолятор с чувствительным элементом, пружину, поджимающую инерционную массу, патрубки, соединенные с основанием, предназ наченные для подсоединения акселерометра к источнику охлаждающей жидкости. 2j. Недостаток устройства состоит в увеличении массы акселерометра, необходимости подвода пневматической гаш гидравлической сети, воаниюговении дополнительной погрешностп преобразования, определяемой вынужденными колебани51ми датчика, вызываемыми турбулентностью потока охлаждающей жидкости. Цель изобретения - расширение температурного диапазона и повьш1ение точпоста преобразования ускорения в электрический сягаал.

Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, содержавши основание, инерционную массу, закрештенный между ними через изояяшюшые прокладки чувствительный элемент, пружину и корпус, введен источник постоянного напряжения, а основание и инерпиогшая маоса вьшолнены из спая двух элементов с различными термоэлектрическими коэ«} (|Я1Шентами, пары элементов из одинаковых материалов электрически соединены и подключены к выходу источника постоянного напряжения, при этом инерционная масса и основание отделены от пружины и корпуса иэолзптенными прокладками.

На чертеже показан предлагаемый акселерометр.

Внутри корпуса 1 размещено жестко связанное с ним через теплоэлектроизоляционную, например тефпоновую прокладку 2 основание 3, которое выяолнено Из спая двух элементов, имеющих различные термоэлектрические коэффюшенты (например, молибдзн-донстантан).К основангао 3 через электроизсляпшонную прокладку 4 прикреплен чувствительный элемент 5, выполненный, например, из пьезокерамики, к которому присоединены проводники 6, предназ(наче1шые для вывода информаяии о параметрах движения с чувствительного элемента, К чувствительному элементу через электроизоляционную прокладк 7 прикреплена инерционная масса 8, выполненная также, как и основание 3, из спая двух элементов, изготовленных из материалов с различными термоэлектрическими коэффициентами. Сейсмическая масса 8 поджата к чувствительному элементу через теплоэлектроизоляиионную прокладку 9 пружиной 10. Поджатие пружины 10 может регулироваться крышкой корпуса (не показана). Каждый из спаянных эл&ментов инерционной массы и основания скреплен со своим проводом. Провода, подключенные к элементам инерционной массы и основания, изготовленным из одинаковых материалов, электрически .соединены и подключены к выходам источника 11 постоянного напряжешш, в котором предусмотрена возможность регулировки выходного налряжезшя и изменения его полярности. Элементы основания я инерцио1шой массы из одинаковы материалов расположены симметрогчно относительно чувствительного элемпнта.

Тещгоэлектроизоляционные прокладки 2 и 9 предназначены для тепловой и электраасческой изоляции корпуса от основания и инергсио1юой массы. Электроизоляционные прокладки 4 и 7 предназначены для электрической изолягсии чувствительного элемента от основания и инеряшонной массы 8.

Акселерометр работает следующим образом.

При воздействии внешних сил на акселерометр инерционная масса воздействует на чувствительный элемент, который вырабатывает сигнал, соответствующий внешним действующим силам. Чувствительный элемент может быть пьезоэлек.трнческим, индуктивным, емкостным или использующим другие принципы преобразевания. При работе акселерометра в условиях .повьпиенных или пониженных температур, когда погрешность преобразования значительно возрастает, вкшочают источник постоянного напряжения.

Полярность и сила тока, проходящего в цепв, состоящей из источника постоянного тока, инерционной массы и основания, выбираются в зависимости от температуры, при которой должен работать

аксихерометр. При этом используется эффект Пельтье, в соответствии с которым поглощаемая или выделяемая в спае элементов, изготовленных из материалов с различными термоэлектрическими коэффициентами, тепловая мощность пропорциональна силе тока и равна q,. Пдц - коэффициент Пельтье; 3 - сила тока.

В результате за счет нагрева или ; охлаждения основания и инергшонной мао, сы нагревается или охлаждается чувствительный элемент, что значительно расширяет температурный диапазон работы акселерометра и повышает точность преобгазевания ускорения в электрический сигнал.

Предлагаемый акселерометр по сравнешпо с прототипом имеет меныиую массу, что расширяет область его применения, в частности для измерения параметров вибрации и удара г 1алогабарит1Пз1х объектов, расширяется по сравнению с прототашом тe fflepaтypный диапазон акс;елерометра и повьшшется точность преобразования параметров движения в элоктрнческий сигнал.