Акселерометр

Акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>940074

Colo s CoBoTcNkx

Социаиистическик респттбиттк (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 31. 12. 80 (21) 3228147/18-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет(53 ) M. Кл.

G 01 Р 15/09

9еудврспевй кемктет

CCCP ав диам кзеарвтеккк и еткрытий

Опубликовано 30.06.02, Бюллетень A%24 (53) УДК531.768 (088. 8) Дата опубликования описания 30.06.82 (72) Авторы изобретения

В, П. Дунаевский,B.Ï. Сумский,A. Н. Вуко

1 -

I

1 (7l ) Заявитель ($4) AKCE1lEP0t1ETP

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения вибраций, и может быть использовано при измерении виброперегрузок на изделиях современной техники при воздействии комплекса влияющих факторов в широком диапазоне частот и ускорений.

Известен акселерометр, состоящий из основания, выполненного в виде цилиндра с кольцевым выступом, на верхней и нижней поверхности выступа установлены пьезоэлектрические кольца, которые поджаты к выступу общей инерционной массой, выполненной в виде 2-х одинаковых полых втулок.Пьезоэлементы конструктивно собраны по дифференциальной схеме и при воздействии ускорения испытывают деформацию разных знаков (11.

Известный дифференциальный акселерометр обладает недостаточно высокой помехоустойчивостью к внутренним факторам, так как полной компенсации паразитных сигналов в акселерометре не происходит за счет того, что выступ основания, на торцах которого расположены пьезоэлементы, име

5 ет значительную высоту. Поэтому нижний и верхний пьезоэлементы .воспринимают внутренние помехи, например от деформации основания, по разному, Кроме того, наличие только пары чув ствительных элементов не позволяет получить дополнительной компенсации за счет использования схемы полного моста.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик ускорения, состоящий из основания, на котором посредством переходника из изолятора на ножевой ono2î ре крепится двухконсольная балка, на консоли сверху и снизу укреплены с помощью клея пьезодатчики (чувствительные элементы), которые соединены по схеме полного моста (нижняя

940074 левал пластина соединена с верхней правой и, наоборот, верхняя левал с нижней правой). Ножевая опора снижает уровень передаваемых на балку паразитных сигналов от внутренних помех (например, от деформации основания). Схема же соединения дифференциальных чувствительных элементов позволяет дополнительно скомпенсировать эти помехи f2).

Однако невысокая собственная частота и вибропрочность, присущие балочным конструкциям чувствительного элемента, работающим на изгиб, в данном акселерометре дополнительно существенно снижаются применением ножевой опоры, которая, как изолятор, имеет меньшую прочность, чем металл, ограниченную поверхность и прочность крепления. Это приводит к тому, что собственная частота такого акселерометра находится в пределах всего нескольких десятков герц, а максимально допустимые перегрзуки настолько малы, что позволяют использовать такой акселерометр только в лабораторных условиях.

Кроме того, ввиду относительно больших длин консолей, что требует изгибная конструкция чувствительного элемента, растут габ >риты, и возможно ухудшение степени ко 1пенсации паразитных сигналов из-за :-ехнологической сложности выполнения такой балки механически симметричной.

Цель изобретения — повышение пока35 хоустойчивости !и вибропрочности акселерометра.

Указанная цель достигается тем, что в акселерометре, содержащем основание, на котором закреплена двухконсольная балка с пьезоэлементами и инерционными массами с двух сторон каждой консоли, пьезоэлементы расположены между инерционными массами, жестко соединенными с консольными частями балки, выполненными в форме круга, при этом средняя часть балки жестко закреплена на основании,а инерционные массы прикрепленные к нижним поверхностям консолей, .размещены в цилиндрических карманах, выполненных в основании симметрично относительно центральных осей.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый акселерометр; на фиг.2разрез К-A на фиг.1. 55

Акселерометр состоит из симметричного относительно центральных осей основания 1, выполненного с двумя цилиндрическими карманами 2. Две пары дифференциальных чувствительных элементов, состоящих из пьезоэлемен тов 3 и инерционных масс 4, защемлены через пружины 5 шпильками 6 между нижней и верхней поверхностлми консольных частей 7 балки 8. Консольные части балки имеют форму круга.

Центральная часть балки имеет площадь, значительно превышающую площадь консольной части. Балка всей центральной (не занятой чувствительными элементами) поверхностью жестко с помощью двух винтов и клея закреплена на основании. При этом нижняя пара чувствительных элементов попадает в карманы основания. Чувствительные элементы соединены по схеме полного моста. Съе>п электрического сигнала осуществляется 3-х жильным экранированным кабелем 9.

При врздействии ускорения на акселерометр на двух верхних чувствительных элементах давление увеличивается а на двух нижних уменьшается, на выходе при подключении дифференциальной схемы снимается суммарный сигнал с 4-х чувствительных элементов.

При действии внутренних помех(деформации основания, перепада температур и др.) все чувствительные элементы испытывают деформацию одного знака и на выходе,получается разностный сигнал..

Благодаря форме, соотношению поверхностей, способу крепления балки и чувствительных элементов в сочетании с описанной конструкцией основания, жесткость консольной части балки соизмерима с жесткостью закрепленной части балки, что позволлет получить высокую (60...8, кгц) нижнюю собственную частоту акселерометра.

Это одновременно суцественно повышает его вибропрочность (до 2000...

3000 ) и устойчивость к другим влилющим факторам (удары, линейные ускорения и др.) .

Конструкция чувствительных элементов и их расположение на концевых частлх балки симметричной формы, площадь которых относительно меньше площади центральной части балки, существенно облегчает и получение механической симметрии, а следовательно, позволяет повысить степень компенсации от внутренних помех.

0074 6 тем, что, с целью повышения понехо" устойчивогти и вибропрочности, пье" зоэлементы расположены между инерционными массами, жестко соединенны" ми с консольными частями балки, выполненными в форме круга, при этом средняя часть балки жестко закреплена на основании, а инерционные массы, прикрепленные к нимним поверхностям

1О консолей, размещены в цилиндрических карманах, выполненных в основании симметрично относительно цент" ральных осей.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий основание,. на котором закреплена двухконсольная балка с пьезоэлементами и инерционными массами с двух сторон каждой 20 консоли, отличающийся фиг.S фиг. Я

Составитель И. Полунина

Редактор С. Юско Техред M.Ãåðãåëü Корректор Л. Бокшан

Заказ 4659/66 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Кроме того, сочетание конструкции симметричного основания с оптимальной конструкцией балки, применение чувствительных элементов, работающих на растяжение-сжатие, позволяет снизить габариты акселерометра.

Использование предлагаемого дифференциального акселерометра позволит проводить измерения с большой точностью в условиях влияния интенсивных внешних и внутренних помех в широком диапазоне частот и ускорений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Авторское свидетельство СССР

N 532821, кл. G 01 P 15/09, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 498557, кл. G 01 Р 15/12, 1974 (прототип). !