Устройство для измерения параметров движения Советский патент 1983 года по МПК G01P15/09 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано на подвижных объектах и в метрологии для прецизионното измерения параметров движения.

Известно устройство для измерения перегрузок, содержащее корпус, ннерщюнное тело, пьезозлемент с электродами, соединенными с усилителем, динамический корректор и дополнительный пьезоэлемент с электродами, жестко связанный с корпусом и инерционным телом, причем электроды дополнительного пьезозлемента соединены с выходом динамического корректора, вход которого связан с выходом усилителя 1.

Недостатком этого устройства является сравнительно невысокая точность измерения, обусловленная малым коэффициентом преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому -является устройство, содержащее корпус, в котором расположены инерционный элемент и ньзеоэлемент с электродами, подключенными к электронному возбудителю 2,

Недостатком известного устройства явля- ется сравнительно невысокая точность иэмерения, обусловленная невысоким коэффициентом преобразования.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что

10 в устройстве для измерения : параметров движения установлен инерционный элемент с возможностью перемещения и задемпфирован, при этом один из электродов размещен на инерционном элементе паралельно первой

15 главной грани пьезоэлемента, второй электрод выполнен с переменной по сеченшо массой, распределенной по площади второй грани . пьезоэлемента.

На чертеже приведена функциональная

20 схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения параметров движения содержит корпус 1, упругий подвес 2, чувствительный элемент 3, демпфер 4, пьезоэлемент 5, не399подвижный -электрод 6, подвижный электрод 7, электронный возбудитель 8, проводники 9 и интегратор 10, Кроме того, на чертеже изображена ось чупствительности АА и ось исходного положения 00. На корпусе 1 с помощью упругого подве са 2 укреплген чувствительный элемент 3, перемещение которого демпфируется с помощью демпфера 4, На корпусе 1 установлен пьезоэлемент 5 на одной главной грани которого нанесен неподвижный электрод 6 в виде инерционного тела, имеющего переменную по сечению массу, распределенную по площади главной грани. На чертеже показан неподвижный электрод 6, имеющий трехступе1гчатую форму (продолыюе сечение). Площадь средней ступеньки неподвижного электрода 6 равна плоП1ади подвижного электрода 7, закрепленного на чувствительном элементе 3 у противополож ной главной грани пьезозяемента 5. Неподвиж ный электрод 6 и подвижный электрод 7 подключены к электронному возбудителю 8 с помощью проводников 9. Выход электронноге возбудителя 8 соединен с интегратором 10. Работа предлагаемого устройства основана на масса-эффекте резонирующего пьезоэлектрического кристалла. В исходном положении 00 чувствительный элемент 3 устанавливается (с постоянным зазором относительно главной грани пьезоэлемента 5) таким образом, чтобы проекдия площади подвижного электрода 7 совпала с площадью сред11ей ступеньки электрода 6. (Часть объема пьезоэлемента 5 и неподвижного электрода 6, заключенного между подвижным электродом 7 и неподвижным элект родом 6, образует при возбуждении пьезоэлектрических колебаний локализованную зону - колеблющуюся зону, вне этой зоны пьезоэлектрические колебания отсутствуют). Ось чувствительности АА устройства ориентируется вдоль направления движения объекта, в котором действует перегрузка (на чертехсе показана стрелкой). В пьезоэлементе 5 (в локализованной зо возбуждают пьезоэлектрические колебания тина сдвига по толщине. При действии перегрузки в направлении АА чувствительный элемент перемещается в направлении АА. В соответствии с перем щением подвижного электрода 7 смещается локализованная зона, в коюрой величина массы неподвижного электрода 6 увеличивается (добавляется масс от толстой ступеньки). В силу -действия масса-эффекта частота пьезоэлектрических колебаний уменьшается пропорционйльно изменению массы. С электронного возбудителя 8 колебаний на интегратор 10 поступает электрический сигнал, частота которого меньше исходной (при неподвижном объекте). Интегратор 10 регистрирует величины ускорения, скорости и пути в зависимости от перемещения подвижного электода 7, При действии перегрузки в обратном направлении, противоположном направлению стрелки, локализованная зона пьезоэлемента 5 смещается в противоположную сторону. Величина массы неподвижного электрода 6 в локализованной зоне пьезоэлемента 5 уменьшается (за счет части массы тонкой ступень- . ки). Частота пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне увеличивается. С электронного возбудителя 8 колебаний на интегратор 10 поступает электрический сигнал с большей частотой колебаний. Интегратор 10 регистрирует величину ускорения, скорости и пути объекта в зависимости с измененной величиной перегрузки. Формула изобретения Устройство для измерения параметров движения, содержащее корпус, в котором расположены инерщюнный элемент и пьезоэлемент с двумя электродами, подключенными к электронному возбудителю, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, инерционный элемент установлен с возможностью перемещения к задемпфирован, при этом один из электродов размещен на инерционном элементе параллельно первой главной грани пьезоэлемента, а второй электрод вьшолнен с переменной по сечению массой, распределенной по площади второй главной грани пьезоэлемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N° 794539, кл. G 01 Р 15/09, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2717411, кл, G 01 Р 15/09, 1979 (прототип) .