Пьезоэлектрический акселерометр

Пьезоэлектрический акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР , содержащий корпус, круглую упругую пластину с размещенным на ней пьезоэлементом, закрепленную по центру через стержень с корпусом, и кольцевой груз, состоящий из двух частей, укрепленных по внешнему контуру упругой пластины, отличающи йс я тем, что, с целью повышения прочности акселерометра и расширения диапазона измеряемых ускорений, на грузах выполнены кольцевые площадки с опорными кольцевыми выступами, причем одна часть груза, расположенная со стороны пьезоэлемента, имеет выступ диаметром меньшим, чем опорный выступ на другой части груза, при этом пластина зажата между опорными выступами. 2. Акселерометр по п. 1, отличающийся тем; что, с целью упрощения процесса его сборки, размеры упругой пластины, пьезоэлемента и опорных выступов определяют соотношениями ((c;2-4)(-)() пз Чэ „ где -толщина соответственно пьезоэлемента и пластины; D и d -диаметры опорных выступов, причем dp - диаметр стержня; hg - высота опорного выступа; и Ej, - модули упругости пэ териалов пьезоэлемента и упругой пластины; коэффициент Пуассона А материала упругой пластины; 6р и 6. пределы механичес-и 00 00 кой прочности материала пьезоэлемента при растяжении и сжа4 тии соответственно, сл а упругая пластина контактирует с опорными выступами и кольцевыми площадками грузов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 4(51) С Ol P 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l

t !

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 418800, кл. С 01 P !5/08, 1970. (54)(57) 1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, круглую упругую пластину с размещенным на ней пьезоэлементом, закрепленную по центру через стержень с корпусом, и кольцевой груз, состоящий из двух частей, укрепленных по внешнему контуру упругой пластины, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности акселерометра и расширения диапазона измеряемых ускорений, на грузах выполнены кольцевые площадки с опорными кольцевыми выступами, причем одна часть груза, расположенная со стороны пьезоэлемента, имеет выступ диаметром меньшим, чем опорный выступ на другой части груза, при этом пластина зажата между опорными выступами.

2. Акселерометр по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса его .сборки, размеры упругой пластины, пьезоэлемента и опорных выступов определяют соотношениями пластины; э

D u d — диаметры опорных выступов, причем

D)d;

d — диаметр стержня;

h8 — высота опорного выс-I тупа;

Е д и Е д„— модули упругости материалов пьезоэлемента и упругой пластины;

Р а — коэффициент Пуассона с материала упругой пластины;

6< и б — пределы механической прочности материала пьезоэлемента при растяжении и сжатии соответственно, а упругая пластина контактирует с опорными выступами и кольцевыми площадками грузов.

1138745 где пл пв

h> и h ä- толщина соответственпэ но пьезоэлемента и пластины;

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров вибрации и удара, Известны пьезоэлектрические аксе- 5 лерометры, содержащие упругую пластину, укрепленные на ней грузы и пьезоэлемент, который испытывает изгиб при действии ускорения (13.

Недостатками являются низкие виброи ударопрочность в связи с малой механической прочностью материала пьезоэлемента при растяжении и изгибе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезо- 15 электрический акселерометр, содержащий корпус, круглую упругую пластину со стержнем для установки и кольцевой груз, состоящий из двух частей, которые скреплены упругой пластиной (2).20

Однако известное устройство характеризуется низкой прочностью и ограниченным диапазоном амплитуд измеряемого ускорения, связанными с малым пределом прочности материала пьезо- 25

Элемента при растяжении и изгибе.

Цель изобретения — повышение вибро-и ударопрочности устройства и расширение диапазона .измеряемых ускорений, а также упрощение процесса сборки ак- 30 селерометра.

Указанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом акселерометре, содержащем корпус, круглую упругую пластину с размещенным на ней пьезозле11ентом, закрепленную по центру через стержень с корпусом, и кольцевой груз, состоящий из двух частей, укрепленных по внешнему контуру упругой пластины, на грузах выполнены кольце-40 вые площадки с опорными кольцевыми выступами, причем одна часть груза, расположенная,со стороны пьезоэлемента, имеет выступ с диаметром меньшим, чем опорный выступ на другой части 45 груза, при этом пластина зажата между опорными выступами. Размеры упругой пластины, пьезоэлемента и опорных выступов удовлетворяют соотношениям

D u d — диаметры опорных выступов, причем D > Й;

d - диаметр стержня;

Ь вЂ” высота опорного выступа; и Я„„ — модули упругости материалов пьезоэлемента н упругой пластины; — коэффициент Пуассона материала упругой пластины;

6„ и 6 — пределы механической прочности материала пьезоэлемента при растяжении и сжатии соответственно, а упругая пластина контактирует с опорными выступами и кольцевыми площадками грузов.

На фиг.1 изображен акселерометр, общий вид; на фнг.2 — узел крепления груза на пластине.

Пьезоэлектрический акселерометр содержит корпус 1, упругую пластину

2 со стержем 3, укрепленные на пластине пьезоэлемент 4 и кольцевой груз

5, состоящий из двух частей 6 и 7, которые соединены между собой винтами 8. Обе части груза имеют кольцевые площадки 9 и 10 с опорными выступами ll и 12, расположенные на частях грузов 6 и 7. Часть груза 6 расположена со стороны пьезоэлемента и снабжена центрирующим пластину буртиком 13. Упругая пластина 2 зажата между опорными выступами 11 и 12 и контактирует с площадками 9 и 10.

Выходной сигнал снимается с выво-.дов 14.

Устройство работает следующим образом.

При действии вдоль оси симметрии акселерометра ускорения возникает смещение груза, 5 относительно кор" пуса l,.при этом на упругую пластину

2 со стороны груза 5 действует распределенная по кольцу сила, вызывающая осесимметричный изгиб упругой пластины 2 и пьезоэлемента 4. На электродах пьезоэлемента возникает заряд, пропорциональный величине действующего на акселерометр ускорения, соответствующее напряжение снимается с выводов 14.

Использование в пьезоэлектрическом акселерометре кольцевых площадок с опорными кольцевыми выступами.позволяет при его изготовлении обеспез 1138745 чить деформацию пьезоэлемента с напряжением сжатия, что обеспечивает вибро - и ударопрочность пьезоэлемента, а также более широкий диапазон измеряемых акселерометром. ускорений. Это объясняется свойством материала пьезоэлементов гораздо лучше сопротивляться разрушению при сжатии, чем при растяжении, так, например, пьезокерамика имеет предел прочности при сжатии на порядок выше, чем при растяжении.

Выбор размеров упругой пластины, пьезоэлемента и опорных выступов в до упоров. соответствии с приведенными соотношениями обеспечивает достижение максимального диапазона измеряемых ускорений, так как в этом случае величина механического напряжения предварительного сжатия находится в области, равно отстоящей от пределов механическои прочности при сжатии и растяжении, при этом оптимальная предварительная деформация . достигается простой операцией свинчивания частей грузов винтами

/О .

Ôèã. 2

ВНИИПИ Заказ 10681/35 Тираж 897 Подписное

Филиал НПП "Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4