Устройство для измерения ускорения Больших,Гречинского и Клочко Советский патент 1982 года по МПК G01P15/09 

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к пьезоэлектрическим акселеромерам.

Известные пьезоэлектрические акселерометры 1 и 12 3 имеют относительно низкую точность измерения при ограниченной чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому Я1вляется устройство, содержащее симметрично установленные по периметру между основанием и грузом пакеты пьезоэлементов 3 .

Недостатком известного -устройства является относительно низкая точность измерения ускорений, обусловленная повыщенным влиянием боковых 5скорений.

Цель изобретения - повышение точнее ти измерения ускорения.

Для достижения поставленной цели в устройство введены дифференциальные усилители и сумматор, вход которого соединен с выходами дифференциальных усилителей, в каждом пакете пьезоэлемеиты

соединены .параллельными парами, а входы каждого усилителя соединены со средними выводами пар пьезоэлементов с противоположной полярностью соседних пакетов пьезоэлементов.

5На. фиг. 1-3 представлена упрошен-

.ная конструктивная схема устройства. Устройство (фиг. 1 и 2) содержит груз 1, установленный на пьезоэлементах 2, измещенных на основании 3. Пье зоэлементы объединены в три пакета 4 6 пьезоэлементов, расположенные на основании симметрично под углом 120. Груз и основание стянуты между собой упругой шпилькой 7 с дисково{1 пружиной

8 и гайкой 9. Таким образом, пьезоэлементы датчика предварительно нагружены усилием, пропорциональным упругой деформации шпильки и дисковой пружины.

в каяздом из пакетов пьезоэлементов образованы пары 1О и 11, 12 и 13, 14 и 15 параллельно соединенных пьезоэлементов (фиг. 3), асредние вывош.т гг.чр пьезоэлементов с противотюлржгюГ тп ля396ризацией соседних пакетов пьезоэлементов присоединены к входам дифференциаль ных усилителей 16 - 18. Так, например, к входам дифференциального усилителя 16 присоединены средний вывод от пары 10, находягщейся в пакете 4 пьезоэлементов, . и средний вывод от пары 13, находящейся в пакете 5 пьезоэлементов. Выходы ди{)фсренцнйльных усилителей 16 - 18 через резисторы 19-21 присоединены к неинвертирующему входу усилителя 22, на инвертирующий которого с его выхода подается напряжение отрицательной обратной связи через цепь из резистров 23 и 24 и конденсатора 25. Резнеторы 19-21 и усилитель 22 образуют сумматор выходных сигналов дифференциальных усилителей, а те же резисторы 19- 21 и конденсатор 26 на входе усилителя 22 в сочетании с упомянутой частотнозависимой цепью обратной связи (23 - 25) образуют активный фильтр нижних частот. Устройство работает следующим образом. При сообщении ускорения основанию 3 в направлении оси Хг У груз 1 воздействует На пьезоэлементы с силой, пропорциональной ускорению. Эта сила разлагается на три составляющие, действующие в одном направлении вдоль осей, проходящих через центры пакетов 4-6 пьезоэлементов. Поскольку к инвертирующим и неинвертирующим входам дифференциальных усилителей 16 - 18 подключены противоположно поляризованные пьезоэлемен- ты сооттветстввующих пар, проис;|содит суммирование сигналов и сигнал ма выходе каждого из упомянутых дифференциальных усилителей в этом случае равен сумме сигналов от подключенных к нему пар пьезоэлементов. В этом случае, если датчику будут сообщены ускорения, которые вызовут поворот груза 1 вокруг какой-либо из осей лежащих в плоскости пьезоэлементов, то составляющие инерционной силы, действую щие вдоль осей, проходящих через центры 54 пакетов 4-6 пьезоэлементов, будут направлены в разные стороны и сигналы, пропорциональные моментам, возникающим от поворота груза, скомпенсируются и будут отсутствовать на выходах дифференциальных усилителей. Таким образо(и, сигнал на выходе усилителя 22 представляет собой сумму сигналов всех пар пьезоэлементов, пропорциональную ускорению, действующему вдоль главной оси , . Предлагаемое конструктивное исполн.ение устройства для измерения ускорения благодаря компенсахши сигналов пьезо- элементов от крутильных колебаний вокруг осей, ортогональных главной, оси -V позволяет повысить точность измерения ускорений. Формула изобретения Устройство для измерения ускорения, , содержащее симметрично установленные по периметру между основанием и грузом пакеть пьезоэлементов, отличающее с я тем, что, с целью повьпиения точности измерения ускорения, в него введены дифференциальные усилители и сумматор, вход которого соединен с выходами дифференциальных усилителей, в каждом пакете пьезоэлементов пьезоэлементы соединены параллельными парами, а входы каждого усилителя соединены со средними выводами пар пьезоэлементов с противоположной полярностью соседних пакетов пьезоэлементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 324581, кл. G 01 Р 15/08, 10.12.69. 2.Патент США № ЗЗО4787, кло 73-517, 21.02.67. 3.Авторское свидетельство СССР № 446778, кл. G01L 1/16, 14.О6.71 (прототип).