Пьезорезонансный акселерометр

Пьезорезонансный акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюз Советск их

Сециалистическик

Реслублик (1 Ц 1000919

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свяд-sy (22)Заявлено 11.11.81 (21) 3352347/18-10 (51)М. Кл.

601 Р 15/09 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетГваудауетвеей квинтет

СССР

lo 4ввви язввфвтввв» и вткрытий

Опубликовано 28. 02. 33, Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 28. п2 (53) УД1 531.768 (088.8) (72) Автор изобретения

Е.В.Андреев

Научно-исследовательский инстит (71 ) 3 а я вител ь (54) ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ АКСЕЛЕРОИЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения линейных и вибрационных ускорений, преимущественно малых — единицы и доли единиц м/с2.

Известны пьезорезонансные акселероиетры, содержащие пьезоэлементы и инерционную массу (1 1 .

Конструкция этих акселерометров предусматривает работу пьезоэлементов в режиме сжатия-растяжения, что не всегда обеспечивает необходимую чувствительность.

Известен также виброакселерометр, построенный на основе рамной конструкции (2)

Пьезоэлементы данной конструкции работают на изгиб, что увеличивает чувствительность акселерометров, но приводит также к увеличению и боковой

;чувствительности. Но во многих слу иеах чувствительность рамной конст2 рукции оказывается также недостаточ-: ной.

Цель изобретения - повышение чувствительности и помехозащищенности акселерометра.

Указанная;цель достигается тем, что корпус выполнен в виде кольца, на противоположных торцах которого расположены взаимно перпендикулярно пьезоэлементы, между которыми на их серединах установлена инерционная масса.

Пьезоэлементы предварительно напряжены посредством вийтов, расположенных параллельно одному из пьезоэлементов по обе его стороны, соединяющих противоположные поверхности корпуса.

Внутри корпуса расположены два винта для создания начальной стяжки корпуса.

Инерционная масса под действием измеряемого ускорения оказывает воз

3 10009 действие на середины жестко закреп. ленных по концам пьезоэлементов

- перпендикулярно их продольной оси.

При этом небольшое воздействие инер" ционной массы вызывает значительные напряжения растяжения в материале пьезоэлементов в соответствии с законами сопротивления материалов: напряжение растяжения в тонкой длинной пластине, жестко защемленной по кон" 1ф цам, обратно пропорционально стреле прогиба.

Этот эффект вызывает повышение чувствительности акселерометра, Расположение пьезоэлементов взаим- >s .но перпендикулярно приводит к увели-, чению поперечной жесткости системы пьезоэлементы - инерционная масса, а это обеспечивает уменьшение поперечной чувствительности. 26

На фиг.! представлен предлагаемый акселерометр; на фиг. 2 - то же вид сверху.

Акселерометр содержит кольцевой корпус 1, на котором с разных а.:

2$ торцов взаимно перпендикулярно закреп- лены два кварцевых пьезорезонатора 2 и 3. К пьезорезонаторам, между ними, жестко укреплена инерционная масса 4, Корпус стянут двумя винтами 5, кото-, рые,, деформируя его, создают .в пьезорезонаторах начальные механические напряжения: в пьезореаонаторе 2сотне, а в пьезорезонаторе 3 - растяжение. .ss

Устройство работает следующим об-. разом, Измеряемое виброускорение, действующее по оси кольцевого корпуса перпендикулярно пьезорезонаторам, пере- 40 дается с объекта на корпус 1, а с него через пьезорезонаторы 2 и 3 - на инерционную массу 4. Инерционная масса под действием ускорения оказывает воздействие на пьезорезонаторы, вызы- 45 вая в них дополнительные механические напряжения одного знака - растяжение.

Например, если в данный момент времени инерционная масса стремится смес19 4 титься вверх (по чертежу), то в пьезорезонаторе 2 начальное напряжение сжатия 4с уменьшится на величину д а в пьезорезонаторе 3 начальное растяжение ДР увеличится на Lid . Соответ= ственно изменяются и резонансные частоты пьезорезонаторов. Бсли же инерционная масса стремится переместиться вниз, то изменения начальных механических напряжений пьезорезонаторов и их частоты получают противоположный знак.

Пьезорезонаторы 2 и 3 включаются в схемы автогенераторов. Схема обра-. ботки частотных сигналов может быть выбрана различной в зависимости от конкретных задач. Например, сигналы с автогенераторов можно подать на частотные детекторы, а далее - на суммирующий усилитель.

Формула изобретения

1. Пьезорезонансный акселерометр, содержащий корпус с установленными в нем пьезоэлементами и инерционной массой, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, корпус выполнен в виде кольца, на противоположных торцах которого расположены взаимно перпендикулярно i пьезоэлементы, между которыми на их серединах установлена инерционная масса.

2. Акселерометр по и. 1, о т л ич а ю шийся. тем, что пьезоэлементы предварительно напряжены посредством винтов, расположенных параллельно одному из пьезоэлементов по обе его стороны, соединяющих противоположные поверхности корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. И., "Энергия", 1978, рис.5,-11 а-ж.

2. Там же, рис. 5-11 э (прототип) ЫО0919

Составитель Н.Иараховская

Техред Ж.Кастелевич Корректор ".Ватрушкина

Редактор С.Пекарь

ЮИ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.Заказ 1371/47 . Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5