Предельный акселерометр Советский патент 1982 года по МПК G01P15/04 

Устройство относится к регистрации предельных значений линейного ускор&ния. Известны устройства для регистрации предельных ускорений с контактными эле ментами включения цепей jjemcTpauHH предельного уровня ускорений и 2. Однако данные устройства имеют относительно низкую точность и быстродействие вследствие значительных перемещений инерционных элементов. Наиболее близким по технической сущности ,и достигаемому реЗут тату к предлагаемому является устройство для р&гистрации предельных ускорений, содержащее нагруженный инерционной массой пьезоэлемент и элемент фвксацин пределы ного ускорения, электрически связанный с пьезоэлементом Г 31. Недостатком известного устройства является относительно низкое быстродействие, обусловленное низкой собсягвен- ной частотой чувствительного элемента устройства. Цель изобретения - повышение быстроцействия акселерометра. Указанная цель достигается тем, что в него введен пороговый усилитель с согласующим трансформатором, пьезоэлемент снабжен сигнальным и питающим выводами, а узел 4яиксации предельного ускорения выполнен в виде двух паралглельно соединенных биморфных пьезоэлементов, оси симметрии которых перпендикулярны друг другу, причем на боковой сторсже Одного из пьезоэлементов имеются косые зубцы, на конце другого - наксмечник, острие которого распо ложено между зубцами, при этом сигнальный вывод пьезоэлемента подключен ко входу, а питающий вывод - к цепи порогсжого усилителя, выход которого через согласующий трансформатор подсоединен к бимо|зфным пьеаоэлемен- там. Ъ97 На чертеже представлена уярощенная конструктивная скема устройства. Устройство содержит воспринимающий ускорение пьезоэлектрический датчик 1, включающий корпус 2 с основанием 3, в котором на упругом подвесе 4 установ« лена инерционная масса 5 и нагруженный ею многосекционный пьезоэлемент 6 с CHrnajUjHbiM выводом 7, питающим выво-дом 8 и общим проводом 9. Инерционная масса для уменьшения перекосов пьезо- элемента выполнена из двух частей, разделенных между собой шариком 10. Пьез элемент 6 посредством сигна;1ьного вывода 7, питающего вывода 8 и общего провода 9 соединен с пороговым усили- т€шем 11, к вькоду которого подключен пьезоэлектрический согласуюцщй транс- форматор 12. Выходные выводы трансфор матора 12 соединены с входом узла l3 фиксации предельного ускорения. Элемент 13 фиксации предельного ускорения выполнен в виде двух параллельно соединенных между собой биморфных пьезоэлемен- тов 14 и 15, оси которых перпендикулярнь друг другу. На конце биморфного пьезоэломо та 14 установлен наконечник 16, острив: которого входит между косы ми зубцами 17, закрепленными на биморф ном пьезоэлементе 15. Кроме этого, на чертеже обозна ны ре гистрирующий контакт 18, контакт 19 ис ходного положения и ось чувствительности 00 , параллельная оси симметрии биморфного пьезоэлемента 15. Устройство для регистращш предель- }юго ускорения работает следуюодам образом. При отсутствии ускорения контакт иоходного папожения прижат к наконечнику 16. При наличии ускорения по оси 00 , значе ие которого равно или превыщает продех ьпь й уровень, инерционная масса 5 создает механическое напряжение на пьезоэлементе 6. В результате прямого пьезоэлектрического эффекта на сигнальном выводе 7 и питающем выводе 8 относительно общего провода 9 возникают электрические потенциалы, уровень которых (пропорциональный действующему зна чению ускорения) будет достаточен для срабатывания порогового усилителя 11. Последний выдает на выходе электричео кий сигнал только в том случае, когда на его входе и цепи питания уровень элек тр1гчоских потенциалов будет равен или вьпие заданного порогового значения, ус14ановленного в соответствии с заданным уровнем ускорения. Выходной электрический сигнал с порогового усклитр;1Я 11 одается на согласуюцшй повышающий трансформатор 12. Далее усиленный но амплитуде сигнал подается на биморфные пьезоэлементы 14 и 15 узла фиксации предельного ускорения 13 Биморфный пьезоэлемент 14 в результате обратно го пьезоэлектрического (под де; ствием электрического поля высокой на пряженности) деформируется и его наконечник 16 замыкает контакт 18. БиморсЬ ный пьезоэлемент 15 де(}юрмируется ,;;i-: этом одновременно с пьезоэлементом ; Фиксация последнего с иаконечт1ко;-. 16 в сработан} ом положении после исчез} ;; вения ускорения обеспечивается за сч1,| постоянной времени пьезоэломента 1Ь, меньшей чем постоянная времени у гп.,с-зс элемента 14, при этом пьезоэлемент 1.5 осуществляет прижатие зубцов 17 к ост -рию наконечника 16. Для возвращения наконечника 16 п исходное положение на г ьезоэлеме}1Т J. Ю дают электрическое напряжение. Ьыст ; ,действие устройства обеспечивается ис« по;Пэзованием пьезоэлоктрпческих элемен тов из-за малого времени их дс-формашш, зависящей от величин ; }г:1-:ряжо1 ности , электрического поля, достаточный уровень которого задает порого1зьлй усилитель 11 с согласующим тра}(сформатором 12. при этом устройство в целом ){е нужлается в дополнительном источнике энер1ии. Формула изобретения Предельный акселерометр, содержащий нагруженный инерционной массой пьезо- и узел фиксации предел:,ного ускорения, электрически связап} ый с пьезо элементом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия акселерометра, в него введен перо говый усилитель с согласующим трансформатором, пьезоэлемент снабжен сш нальным и питающим выводами, а узел фиксации предельного ускоре шя вг.шопнен в виде двух параллельно соединенных биморфных пьезоэлементов, оси сшутметрии которых перпендикулярньг друг другу, причем на боковой стороне одного нз пьеаоэлементов имеются косые зубцы, гш IOir-це другого - наконечник, острие которого расположено между зубцами, при - tTfiw сигнальный вывод т-.езодлометта :г..--чен ко входу, а питаюишй вывод - к цепи питания порогового усилителя, выход которого через согласующий трансформатор подсоединен к биморфным пьезоэлементам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 9 11 1.Авторское свидетельство СССР 501356,кл.а01 Р15/О8.10.01.74. 2.Авторское свидетельство СССР № 540216, кл. Q 01 Р 15/04, 24.О2.75. 3.Авторюкое свидетельство СССР № 717663, кл, G 01 Р 15/04, 25.05.77 (прото-тип).