Пьезоэлектрический акселерометр

Пьезоэлектрический акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii699435 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.04.76 (21) 2354618 jI8 — 10 с присоединением заявки ге (23) Приоритет (5! )М. Кл.

G 01 P 15/08

ГесударстееннфЖ наютет

СССР

flo делам кзебретеннй к рткритнй

Опубликовано 25.11.79 Бюллетень М 43

Дата опубликования описания 25,11.79 (53) УДК 531.768 (088.81 (72) Авторы изобретения

В. П. Дунаевский, А. H. Вуколов, Н. П. Мухин и М. И. Суббогин (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения вибрации и может быть использовано при измерении повышенных виброперегрузок на изделиях современной техники.

Известны пьезоэлектрические акселерометры с разъемным соединительным устройством, позволяющим устанавливать их в труднодоступных местах, характерных для объектов современной техники (1). Однако большинство из них не обладает повышенной вибропрочностью, что препятствует их использованию при измерениях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акселерометр, сойержащий основание с центральным зажимом с установленными на нем пьезоэлементами и инерционной массой с упругим элементом и разьемный соединительный узел. Последний выполнен в виде жестко установленной контактной втулки и соприкасающегося с ней разъемного резьбового штыря с гайкой, размещенных в сквозном отверстии основания акселерометра (2).

Такое конструктивное решение позволяет, сохранив удобство установки акселерометра, получить высокую вибропрочность и, следовательно, повышенную надежность и одновременно уменьшить габариты по сравнению с другими известными конструкциями акселероме1ров с разъемным соединительным узлом.

Однако этот акселерометр может быть выполнен только по двухпроводной электрической схеме, когда одним из токонесупгих проводов служит экран кабеля, а пьезоэлемент соединен с основанием акселерометра. Между тем такая схема черезвычайно чувствительна к наличию переменной разности потенциалов между точ-ками установки акселерометра и вгоричного преобразователя (усилителя). Объекты же современной техники имеют мощные электрические генераторы, приводы и т. и., соэдаюгцие значительные токи в корпусе, с которым, как правило, соединен один иэ проводов (а часто корпус является токоведущим). При гоке поI рядка десятков ампер достаточно сопротивленияя, всего 0,01 Ом, чтобы между двумя чками корпуса возникло напряжение ломе;и в

699435

3, сотни милливольт, rro не позволит производить измерение. Использование конструктивных решений, предложенных в известном акселерометре, оказывается в данном случае невозмож,ным вследствие низкой надежности этого узла, выполненного с двумя парами переходных контактов: при затяжке одна пара контактов из — за разброса размеров оказывается зафиксированной слабее и может нарушаться при высоком уровне эксплуатационных виброперегру- ð эок. Увеличеш ю же усилии затяжки препятствует расположение узла и сквозном отверстии основания.

Все другие известные конструкции акселерометров и других приборов с многоконтакт- 1з ными разъемными узлами обладают низкой вибропрочностью в одном из направлений, 1(роме того, при миниатюризщии узла вероятность его поломки при стыковке оказывается высоКо гг. 20

Целью изобретения является повышение надежности акселерометра, Это достигается тем, что в предлагаемом акселерометре неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде конической изоляционной втулки с двумя полуконическими пружинящими контактами, утоп раствора которых меньше, чем у втулки„а разъемная часть узла — в виде двух изолированных несущим штырем полуконических кон- ЗО тактных пластин, поджатых к изоляционной втулке.

На фиг. 1, 2 схематично изображен описывае мый акселерометр с соединительным узлом в разрезе (разъемная часть соединительного узла 35 ие показана) .

Акселерометр содержит основание 1, на котором установлены один или несколько пьезоэлементов 2, изолированных прокладками 3, и сейсмическая масса (груз) 4, поджатые пруюгной S. Соединительный узел, расположенный в отверстии основания, содержит жестко установлснную на дно отверстия коническую изоляш онную втулку 6, в которую вмонтированы, например запрессованы, две контактные пружи- 4> ны 7, 8, выполненные в виде двух полуконусов и соединенные с электродами пьезоэлемента.

Соприкасающаяся со втулкой разъемная ответная часть узла состоит иэ штыря 9, выполнейного из изолятора с закрепленными на нем контактными пластинами 10 и 11 в виде двух полуконусов, соединенными с жилами двухпроводного кабеля 12, и металлическим кольцом 13, соединенным с экраном кабеля, а также надетой на него реэьбовой втулки 14.

Штырь и втулка несимметричны в сечении, например, имеют соответственно впадину и выступ. 4

При монтаже акселерометра на объекте штырь 9 вставляют в отверстие основания, при этом контактные. пластины 10, 11 входят в соприкосновение с пружинами 7 и 8, соединяя таким образом жилы кабелл с пьезоэлементом.

Экран соединяется с основанием с помощью кольца 13. Несимметричность штыря и втулки обеспечивает сохранение заданной полярности включения пьезоэлемента. Затем с помощью втулки 14, ввинчиваемой в резьбу отверстия в основании, поджимают пластины 10, 11 к пружинам 7, 8. При этом последние расходят,ся до тех пор, пока не упрутся во втулку.

Усилие зажатия может быль большим, поскольку втулка расположена в дне отверстия основания. Жесткая фиксация положения пружиня/ щнх контактов на конической поверхности обеспечивает надежность соединения. прн всех направлениях действия виброперегрузок. В случае надобности узел уплотняется резиновым кольцом, не показанным на чертеже, а резьбовая втулка фиксируется компаундом.

Проведенные испьпания акселерометров с ошгсанным разъемным соединительным узлом подтвердили его высокую вибропрочность.

Целостность соединения не нарушалась при действии виброускорений до 60000 м/с в любом направлении в течение 0,3 ч. При этом устойчивость к. помехам электрического происхождения была в 10 — 30 раз более высокой, чем у акселерометров, выполненных по двухпроводной схеме.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий основание с установленными на нем пьезоэлементами и инерционной массой и разьемный соединительный узел, размещенный в основании, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, неподвижная часть разъемного соединительного узла выполнена в виде коыиеской изоляционной втулки

t с двумя полуконическими пружинящими контактами, утоп раствора которых меньше, чем у втулки, а разъемная часть узла — в виде двух изолированных несущим штырем полуконических контактных пластин, поджатых к изоляционной втулке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3482121, кл, 310 — 8.4, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР И 551565, кл. G 01 Р 15/08, 1974 (прототип).

699435

4uz. 2

Составитель Н. Мараховская

Техред О.Андрейко Корректор Н. Задерновская

Редактор Л. Бибер

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

° Закаэ 7215/48 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобпетений и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5