Акселерометр
Патент 1151890
Авторы
Классы МПК
Акселерометр
Иллюстрации
Реферат
1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащи корпус с расположенными в нем инер .ционным элементом и полым пьезоэлесд OD со uneiwi iKaSunsJii ас1Па 9-iffitty oMHiminv пикщхоУрая&аяеи ментом в форме тела вращения, на внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности , во внутренней полости корпуса выполнено два отсека, соединенных между собой цилиндрическим отверстием с размещенным в нем уплотненным поршнем, в одном из отсеков размещен предварительно поджатый инерционный элемент, жестко соединенный с поршнем, а в другом расположен пьезоэлемент, при этом внутренняя полость пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящей жидкостью. 2. Акселерометр по п. 1, о т л и чающийся тем, что внутренняя полость пьезоэлемента заполнена кремнийорганической жидкостью.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(50 С 01 Р 15/09
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3646990/24-10 (22) 28. 09. 83 (46) 23. 04. 85. Бюл. У 15 (72) А.С.Больших и В.Н.Ковальский (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 531. 768 (088. 8) (56) 1. Иорнш Ю.И. Виброметрия.
Издание второе. ГНТИ машиностроительной литературы. М., 1963, с. 559-578, фиг. 14.53.
2. Акселерометры типа 8305-8310.
Каталог фирмы Брюль и Къер. 1981/82, ДК 2850, НЕРУМ, Дания.
3. Авторское свидетельство СССР
Ф 267222, кл. G 01 P 15/09, 1968 (прототип).
:(54)(57) 1. AKCEJIEPONETP, содержащий корпус с расположенными в нем инер;.ционным элементом и полйм пьезоэле3
„„SU„„1151890 ментом в форме тела вращения, на внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды, отличающийся . тем, что, с целью повышения чувстви тельности, во внутренней полости корпуса выполнено два отсека, соединенных между собой цилиндрическим отверстием с размещенным в нем уплотненным поршнем, в одном из отсеков размещен предварительно поджатый инерционный элемент, жестко соединенный с поршнем, а в другом расположен пьезоэлемент, при этом внутренняя полость пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящей жидкостью.
2. Акселерометр по п. 1, о т л и - ч а ю шийся тем, что внутренняя полость пьезоэлемента заполнена кремнийорганической жипкостью.
1 11518
Изобретение относится к технике виброизмерения, а именно к акселерометрам для измерения виброускорений.
Известны акселерометры с пьезоэлектрическим чувствительным элементом, на который воздействует инерционный груз. Электрический потенциал (или заряд), возникающий на электродах чувствительного элемен- 10 та, в таких акселерометрах пропорционален инерционной силе, определяемой как произведение массы инерционного груза на измеряемое виброускорение от движения инерционно- 15
ro груза в направлении оси измерения, т.е. F = m à (1).
Для этих акселерометров (при одном и тбм же материале пьезоэлемента) чувствительность, т.е. величина заряда, приходящегося на единицу виброускорения, пропорциональна мас— се инерционного груза. Таким образом, при создании высокочувствительных акселерометров приходится мериться с большой массой всего акселерометра, в которой основную долю занимает масса инерционного груза, что является недостатком таких акселерометров.
Конструктивно инерционный груз, зо чувствительный пьезоэлемент и корпус (основание) акселерометра скреплены каким-либо клеевым компаундом, либо сжаты между собой предварительно напряженной при сборке акселерометра пружиной.
Известны также акселерометры, содержащие расположенные в корпусе пьезоэлемент и поджатый пружиной инерционный груз j2 3.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акселерометр, содержащий корпус с расположенными в нем инерционным элементом и полым пьезоэлементом в форме тела вращения, на внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды (Зj..
Для повышения чувствительности увеличивают массу инерционного элемента, что является недостатком известного акселерометра.
Цель изобретения — повышение чувствительности акселерометра.
Указанная цель достигается тем, что в акселерометре, содержащем корпус с расположенными в нем инерционным элементом и полым пьезоэлементом в форме тела вращения, на
90 2 внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды, во внутренней полости корпуса выполнено два отсека, соединенных между собой цилиндрическим отверстием с размещенным в нем уплотненным поршнем, в одном иэ отсеков размещен предварительно поджатый инерционный элемент, жестко соединенный с поршнем, а в другом расположен пьезоэлемент, при этом внутренняя полость пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящей жидкостью.
Внутренняя полость пьезоэлемента заполнена кремнийорганической жидкостью.
Fla чертеже изображен предложенный акселерометр.
Акселерометр состоит из корпуса, образованного основанием 1, стаканом
2 и крышкой 3. В корпусе в стакан
2 вставлен чувствительный пьезоэлемент 4 в виде полого цилиндра. На внешней цилиндрической поверхности пьезоэлемента, например, вожжен серебряный электрод 5, а на внутренней цилиндрической поверхности— такой же электрод б. Электрод 5 электрически соединен со стаканом кбрпуса, в котором укреплен штепсельный разъем 7, к контакту которого соединительным проводником 8 присоединен внутренний электрод о. Каналы, по которым пропущен проводник, заполнены клеящим компаундом и гидравлически уплотнены. С инерционным грузом 9 скреплен поршень 10, помещенный в цилиндрическое отверстие
1 1. Поршень уплотнен упругим элемен— том 12, выполненным, например, в виде кольца из резины, которое размещено в кольцевых выточках соответственно на поршне и в цилиндрическом отверстии. Внутренняя полость чувствительного пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящим веществом, которое способно передавать гидростати-,. ческое давление равномерно во все стороны. Инерционный груз 9 поджат предварительно напряженной пружиной
13, что осуществляется при сборке крышки 3 со стаканом 2.
Заполнение внутренней полости чувствительного пьезоэлемента осуществляется через отверстие l4, которое после заполнения уплотняется винтом 15 с конусным концом, садящимся в конусную заточку, Лкселерометр кре3 1151890 пят к испытуемому объекту резьбовым хвостовиком 16. нл
Акселерометр работает следующим,пл образом. те
Составитель Н.Мараховскас
Техред С.йовжий Корректор М.Максимишинец
Редактор P.Öèöèêà
Заказ 2314/34 Тираж 897 Подписное
ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
При колебаниях, направленных вдоль оси х-х акселерометра, инерционный груз 9 создает инерционную силу F, которая, будучи отнесена к площади поршня S„, определяет дав- 10 ление 6 = F/S âî внутренней полости чувствительного пьезоэлемента 4.
Это давление равномерно передается на внутреннюю поверхность пьезоэлемента. Заряд, возникающий на поверх- 15 ностях пьезоэлемента, пропорционален механическому напряжению в пьезоэлементе, т.е. силе, отнесенной. к площади поверхности пьезоэлемента, поскольку в предлагаемом акселерометре повышение чувствительности пропорционально отношению площади внутренней поверхности пьезоэлемента 4 к площади поршня 10. Увеличение площади поверхности пьезоэлемента увеличивает его собственную емкость, последняя увеличивает чувствительность акселерометра.
Таким образом, увеличение отношения ощади поверхности пьезоэлемента к ощади поршня 10 увеличивает чувствнльность акселерометра путем повыше ния механического напряжения в пьезоэлементе и его собственной электрической емкости. Заряды, возникающие на поверхностях пьезоэлемента, через электроды 5 и б,подводятся к штепсельному разъему 7 и далее по соединительному кабелю к усилителю (не показаны) электрических сигналов. Так как абсолютная величина деформации пьезоэлемента весьма мала (микрометры), перемещения поршня 10 в цилиндрическом отверстии 11 весьма малы. В связи с этюд, деформации упругого элемента 12 также малы и. эта деталь акселерометра всегда может быть сконструирована так, что она будет работать в упругой области с исчезающе малыми пластическими деформациями.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с базовым объектом обладает большей чувствительностью при меньшей массе и позволяет измерять вибрацию нового класса объектов.