Акселерометр

Акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров ускорения в виброметрии, сейсмологии и акустике.

Известен трехкомпонентный акселерометр, содержащий корпус, который закреплен на базовом основании и закрыт колпачком. Корпус выполнен из металла в форме трехгранной пирамиды с тремя ортогональными плоскостями, на каждой из которых консольно закреплены по одному пьезоэлектрическому чувствительному элементу. Чувствительные элементы выполнены в виде пьезоэлектрических или биморфных пластин. (Патент №2383025, Кл. G01P 15/09, 2010 г.)

Недостатком трехкомпонентного акселерометра является его нечувствительность к высоким частотам из-за консольного закрепления чувствительных элементов.

Наиболее близким по конструкции, совпадающим по характеру работы с заявленным, является однокомпонентный акселерометр, принятый за прототип предлагаемого трехкомпонентного акселерометра.

Прототип содержит предусилитель и концентрично расположенные кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов, причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к предусилителю. (Патент №2098831, Кл. G01P 15/09, 1998 г.)

Недостатком прототипа является ограниченность его применения для измерения одной компоненты ускорения.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является получение возможности измерения трех компонент ускорения.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известный акселерометр, содержащий предусилитель и концентрично расположенные, кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов, причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к предусилителю, дополнительно введены второй и третий предуселители, а также второй кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над первым кольцевым пьезочувствительным элементом и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов, снабженных электродами, контактирующими с боковыми поверхностями секторов, при этом оба сектора пары установлены центрально симметрично с противоположной поляризацией, соединены через электроды параллельно и подключены ко второму и третьему предусилителям.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - представлена конструктивная схема акселерометра; на фиг. 2 - его электронная схема.

Акселерометр, содержит концентрично расположенные кольцевые инерционную массу 1, корпус 2 и пьезочувствительный элемент 3 с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом (на фиг. 1 - один сектор).

Имеется также кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над пьезочувствительным элементом 3 и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов 4₁ 4₂ и 5₁ 5₂. Оба сектора 4₁ 4₂ и 5₁ 5₂ пары установлены центрально-симметрично с противоположной поляризацией.

Акселерометр включает в себя электроды 6, 7, контактирующие с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов 3, 4, 5. Причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к трем предусилителям 8, 9, 10 по количеству измеряемых компонентов х, у, z ускорения (фиг. 2).

Конкретное выполнение электродов 6, 7 в акселерометре является ноу-хау заявителя.

Кольцевой корпус 2 выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов 3, 4, 5.

Акселерометр работает следующим образом.

Закрепляют корпус акселерометра на исследуемом изделии (элементы крепления акселерометра не приведены).

При колебаниях корпуса 2 в среде вдоль осей x, y, z на пьезоэлементы 3, 4, 5 действует сила инерции, деформирующая пьезоэлементы. На выходах пьезоэлементов появляются напряжения U_x, U_y, U_z, пропорциональные измеряемым компонентам вектора ускорения.

Таким образом, область применения акселерометра, работающего на деформации сдвига, расширена на случай измерения параметров вектора ускорения. Этим достигается поставленный технический результат.

Акселерометр, содержащий предусилитель и концентрично расположенные, кольцевые инерционную массу, корпус и первый пьезочувствительный элемент с осевой поляризацией в виде пьезоэлектрических секторов, не соприкасающихся друг с другом, и электродов, контактирующих с боковыми поверхностями пьезоэлектрических секторов, при этом кольцевой корпус выполнен из электропроводного материала с возможностью контактирования с боковыми поверхностями кольцевых пьезоэлектрических секторов, причем электроды электрически соединены параллельно и подключены к предусилителю, отличающийся тем, что в него введены второй и третий предуселители, а также второй кольцевой пьезочувствительный элемент, установленный над первым кольцевым пьезочувствительным элементом и выполненный в виде двух пар радиально поляризованных секторов, снабженных электродами, контактирующими с боковыми поверхностями секторов, при этом оба сектора пары установлены центрально симметрично с противоположной поляризацией, соединены через электроды параллельно и подключены ко второму и третьему предусилителям.