Патент ссср 265963

Патент ссср 265963

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 265963

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 26.VII.1968 (№ 1258272/26-9) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 17.lll.1970. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 1 VI I.1970

Кл. 21а4, 10

Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР.ЧПК Н 04г

УДК 621.3.083.8:531.112.2:

: 537. 228. 1 (088.8),„:;. „<,,„зььч

Ц;.,"...111 ОТСЕЛ

Авторы изобретения

В. Н, Опалев, E. Ф. Шершун и Н. И. Кушко

Заявитель

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

Известен пьезоэлектрический датчик угловой скорости, выполненный в виде Н-образного элемента, состоящего из двух плоских прямоугольных резонаторов, снабженных расположенными на их наружных боковых поверхностях электродами и соединяющей эти резонаторы прямоугольной овязкой.

Предлагаемый датчик отличается от известных тем, что соединяющая резонаторы прямоугольная связка состоит из двух секций. Ме>кду ними установлен третий резонатор, размеры которого меньше размеров основных резонаторов, соединенный с неподвижным опорным элементом.

Указан ное отличие обеспечивает повышение стабильности работы и увеличение чувствительности датчика.

На фиг. 1 показан чувствительный элемент описываемого пьезоэлектрического датчика; на фиг. 2 — последовательность изгибных колебаний накопителей энергии и деформации чувствительных элементов без вращения; на фиг. 3 — то же, при вращении системы.

Чувствительный элемент состоит из пяти брусков, выполненных из кристаллического кварца, жестко соединенных между собой.

Ориентация брусков выбрана так, как показано на фиг. 1 сверху. Все элементы выполнены из кристаллического кварца одного вращения. Элементы соединены жестко между собой путем спекания при помощи серебряной пасты, которая выполняет еще и роль электродов. Крайние бруски 1 и 2 — накопптсли кинетической энергии. Бруски 8 и 4 — чувствительные связующие элементы. На больших гранях элементов 1 и 2 нанесены любым способом, например вакуумным напылением, электроды 5 — 12. Электроды на наружных сторонах накопителей 1 и 2 разделены, а па

10 внутренних сторонах не разделены. Стрелками 13 и 14 условно показано жесткое закрепление всей системы в корпусе.

Прибор работает следующим образом.

15 Путем подвода электрического напряжения звуковой или ультразвуковой IBcTQTbl к накопителям энергии 1 и 2 в последних возбуждаются изгибные колебания, Выбором электродов, ориентацией самих брусков 1 и 2, а так20 же фазировкой напря>кения в них возбуждаются противофазные изгибные колебания (фиг. 2) .

В момент времени tI концы накопителей энергии достигают крайнего положения, в мо25 мент t> >они движутся навстречу друг другу и имеют соответственно максиыаль1!ые скорости о„оз, пз, о4, в момент 1,, — достигают второго крайнего положения; в момент t4 — движутся в противоположные стороны и имеют соответ30 ственно максимальные скорости v„.- — т>з.

265963

При отсутствии вращения всей системы и при условии абсолютно сбалансированного движения концов накопителей связующие элементы 8, 4, 15 испытывают только сжимающие усилия в момент времени t> или растя- 5 ги вающие усилия в момент t3. Электроды 1б и 17 — выходные сигнальные. При выбранной ориентации брусков 8 и 4 сжимающие и растягивающие усилия, направленные по оси У, не создают пьезоэлектрического сигнала на 10 электродах 1б и 17. Таким образом, при отсутствии вращения выходной сигнал равен нулю, На фиг. 3 показан случай, когда возбужденная система вращается вокруг оси, прохо- 15 дящей через центр системы и перпендикулярно плоскости чертежа с угловой скоростью со.

В момент времени t.- концы накопителей энергии находятся в крайнем положении. Ли- 20 нейные скорости их соответственно равны нулю и, следовательно, в момент времени поворотные силы Кориолиса не возникают.

В момент времени 4 концы накопителей энергии имеют максимальные скорости v9, v>, v«, 25

v», и при вращении всей системы имеют место поворотные ускорения указанных концов и, следовательно, имеют место Кориолисовы силы F< — F4, которые действуют в направлении, указанном стрелками, т. е. вдоль накопителей 30 энергии. Эти силы носят знакопеременный характер и содержит частоту, равную частоте изгибных колебаний накопителей энергии.

Указанные силы вызывают сдвиговую деформацию чувствительных элементов 8 и 4, и, ч5 следовательно, на гранях этих элементов возникает пьезоэлектрическое напряжение. Элементы 8, 4 ориентированы относительно кристаллографических осей таким образом, что с электродов 1б и 17, соединенных вместе, сни- 40 мается напряжение, пропорциональное скорости вращения. Фаза этого напряжения зависит от направления вращения, а амплитуда— от скорости вращения.

Далее сигнал, пропорциональный скорости вращения, может быть преобразован с помощью электронных схем в напряжение постоянного тока, полярность которого определена направлением вращения.

Предлагаемый прибор обладает чувствительностью к вращению только вокруг одной оси, а именно вокруг оси Z (фиг. 1).

При вращении вокруг оси Х также возникают Кориолисовы силы, вызывающие сдвиг элементов 8 и 4 в направлении оси Z Но при такой деформации пьезоэлектрическое напряжение на гранях не возникает.

При вращении системы вокруг оси У Кориолисовы силы вообще не появляются, так как вектор линейной скорости параллелен оси вращения.

Конструктивное оформление предлагаемого устройства может быть различным. Важно лишь то, что вся система должна быть жестко закреплена за центральный элемент 15, выполненный из пепьезоэлектрического материала.

Предмет изобретения

Пьезоэлектрический датчик угловой скорости, выполненный в виде Н-образного элемента, состоящего из двух плоских прямоугольных резонаторов, снабженных расположенными на их наружных боковых поверхностях электродами и соединяющей эти резонаторы прямоугольной связкой, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и увеличения чувствительности датчика, соединяющая резонаторы прямоугольная связка состоит из двух секций, между которыми установлен третий резонатор, размеры которого меньше размеров основных резонаторов, соединенный с неподвижным опорным элементом.

265963

Фиг.. l

Составитель Л. Рубинчик

Редактор Н. Д. Воликова Техред А. А. Камышникова Корректор Л. И. Гаврилова

Заказ 1654/8 Тираж 480 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва К-35, Раушская аб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2