Акселерометр Советский патент 1982 года по МПК G01P15/09 

(it) АКСЕЛЕРОМЕТР

1 .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения вибраций, и может быть использовано при измерении виброперегрузок на изделиях современной техники при воздействии комплекса влияющих факторов в широком диапазоне частот и ускорений.

Известен акселерометр, состоящий из основания, выполненного в виде цилиндра с кольцевым выступом, на верхней и нижней поверхности выступа установлены пьезозлектрические кольца, которые поджаты к выступу общей инерционной массой, выполненной в виде 2-х одинаковых полых втулок. Пьезоэлементы конструктивно собраны по ди(})ференциальной схеме и при воздействии ускорения испытывают деформацию разных знаков 1 .

Известный дифференциальный акселерометр обладает недостаточно высокой помехоустойчивостью к внутренним факторам, так как полной компенсации паразитных сигналов в акселерометре не происходит за счет того, что выступ основания, на торцах которого расположены пьезоэлементы, име ет значительную высоту. Поэтому нижний и верхний пьезозлементы .воспринимают внутренние помехи, например от деформации основания, по разному. Кроме того, наличие только пары чувствительных элементов не позволяет получить дополнительной компенсации за счет использования схемы полного моста.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дат чик ускорения, состоящий из основания, на котором посредством переходника из изолятора на ножевой опоре крепится двухконсольная балка,на консоли сверху и снизу укреплены с помощью клея пьезодатчики (чувствительные элементы), которые соединены по схеме полного моста (нижняя левал пластина соединена с верхней правой и, наоборот, верхняя левая с нижней правой. Ножевая опора снижает уровень передаваемых на балку паразитных сигналов от внутренних помех (например, от деформации основания). Схема же соединения дифференциальных чувствительных элементов позволяет дополнительно скомпенсировать эти помехи 2 . Однако невысокая собственная частота и вибропрочность, присущие бало ным конструкциям чувствительного эле мента, работающим на изгиб, в данном акселерометре дополнительно существенно снижаются применением но,чевой опоры, которая, как изолятор, имеет меньшую прочность, чем металл, ограниченную поверхность и прочность кре ления. Это приводит к тому, что собственная частота такого акселерометра находится в пределах всего нескольких десятков герц, а максимально допустимые перегрзуки настолько малы, что позволяют использовать такой акселерометр только в лабораторных условиях Кроме того, ввиду относительно больших длин консолей, что требует и гибная конструкция чувствительного элемента, растут габариты, и возможн ухудшение степени компенсации паразитных сигналов из-за технологическо сложности выполнения такой балки механически симметричной. Цель изобретения - повышение поме хоустойчивости и вибропрочности аксе лерометра. Указанная цель, достигается тем, что в акселерометре, содержащем ос-нование, на котором закреплена двухконсольная балка с пьезоэлементами и инерционными массами с двух сторон каждой консоли, пьезоэлементы расположены между инерционными массами, жестко соединенными с консольными част ми балки, выполненными в форме круга, при этом средняя часть балки жестко зак реплена на основании,а инерционные мас сы прикрепленные к нижним поверхностям консолей, .размещены в цилиндрических карманах, выполненных в основании симметрично относительно центральных осей. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый акселерометр; на фиг.2 разрез А-Л на фиг.1. Акселерометр состоит из симметрич ного относительно центральных осей основания 1, выполненного с двумя g 4 цилиндрическими сарманами 2. Две пары дифференциальных чувствительных элементов, состоящих из пьезоэлемент тов 3 и инерционных масс h, защемлены через пружины 5 шпильками 6 между нижней и верхней поверхностями консольных частей 7 балки 8. Консольные части балки имеют форму круга. Центральная часть балки имеет площадь, значительно превышающую площадь консольной части. Балка всей центральной (не занятой чувствительными элементами) поверхностью жестко с помощью двух винтов и клея закреплена на основании. При этом нижняя пара чувствительных элементов попадает в карманы основания. Чувствительные элементы соединены по схеме полного моста. Съем электрического сигнала осуществляется жильным экранированным кабелем 9При воздействии ускорения на акселерометр на двух верхних чувствительных элементах давление увеличивается а на двух нижних уменьшается, на выходе при подключении дифференциальной схемы снимается суммарный сигнал с -х чувствительных элементов. При действии внутренних помех(деформации основания, перепада температур и др.) все чувствительные элементы испытывают деформацию одного знака и на выходе /получается разностный сигнал.Благодаря форме, соотношению поверхностей, способу крепления балки и чувствительных элементов в сочетании с описсэнной конструкцией основания, жесткость консольной части балки соизмерима с жесткостью закрепленной части балки, что позволяет получить высокую (60...8, кГц) нижнюю собственную частоту акселерометра. Это одновременно существенно повышает его вибропрочность (до 2000,.. 3000 ) и устойчивость к другим влияющим Оэкторам (удары, линейные ускорения и др.) . Конструкция чувствительных элементов и их расположение на концевых частях балки симметричной формы, площадь которых относительно меньше площади центральной части балки, существенно облегчает и получение механической симметрии, а следовательно, позволяет повысить степень компенсации от внутренних помех.