Дифференциальный виброакселерометр

 

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ВИБРОАКСЕЛЕРОМЕТР , содержащий два пьезорезонатора , установленных в корпусе 12 /4- fS соосно, и инерционную массу, располрженную между пьезорезонаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вибрационных ускорений, пьезорезонаторы выполнены Т -образными и закреплены в корпусе посредством широкой части через вибропоглотитель, при этом протягесенность узкой части каждого резонатора вдоль оси чувствительности вдвое больше ее ширины и равна протяженности его широкой части в направлении, перпендикулярном к оси чувствительности. (Л с СО vl 00 fi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИК

РЕСЛУЕЛИН (19! SU (ш

9(Д) 601 Р 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3434281/18-10 (22) 04.05.82 (-46) 23.08.83. Бюл. Р 31 (72) В .Я.Баржин, Р.С.Конюшковер, A.Е.Обуховский и Ю.С.Шмалий (53) 531.768(088.8) (56) 1. "Испытательные приборы и стенды", 1978, 9 29, с. 16-. 20.

2. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М., "Энергия", 1978,. с.182, рис. 5-11 А< (прототип ) . (54 ) (57 ) ДИФФЕРЕНЦИЛЛЬНЫЙ ВНВРОАКСЕЛЕРОИЕТР, содержащий два пьезорезонатора, установленных в корпусе соосно, и инерционную массу, распо- ложенную между пьезорезонаторами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вибрационных ускорений, пьезорезонаторы выполнены т -образными и закреплены в корпусе посредством широкой части через вибропоглотитель, при этом протяженность узкой части каждого резонатора вдоль оси чувствительности вдвое больше ее ширины и равна протяженности его широкой части в направлении,,перпендикулярном к оси чувствительности.

1037184

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к пьезорезонансным акселерометрам для измерения вибрационных и ударных ускорений.

Известны пьезорезонансные акселерометры P1).

Однако они имеют относительно низкую механическую прочность и обеспечивают требуемую точность измерения лишь в узко1л диапазоне вибрацион- 0 ных ускорений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению явялется дифференциаль-, ный пьезорезонансный акселерометр, 15 содержащий два пьезорезонатора, ус тановленных в корпусе соосно, и инерционную массу, расположенную между пьезорезонаторами.(2).

Однако наличие в известной кон- 20 струкции большого числа степеней свободы чувствительного элемента и резонаторов и, следовательно, большого числа паразитных колебаний ограничивает частотный диапазон дина-25 мических воздействий (вибраций) десятками-сотнями герц. Выл этого диапазона точность измерений существенно уменьшается, а погрешность может достигать десятков-сотен про30 центов.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет демпфирования паразитных колебаний.

Указанная цель достигается тем, что в дифференциальном виброакселе-, рометре, содержащем два пьезорезо:натора, установленных в корпусе соосно, и инерционную массу, расположенную между пьезорезонаторами, пьезорезонаторы выполнены T -образ- 40 ными и закреплены в корпусе посред" ством широкой части через вибропоглотитель, при этом протяженность узкой части каждого резонатора вдоль оси чувствительности вдвое больше его45 ширины и равна протяженностй его широкой части в направлении, перпен дикулярном этой оси.

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема дифференциального виброакселерометра.

Дифференциальный виброакселерометр состоит из корпуса 1, прижим ных винтов 2, металлических 3 и изоляционных 4 прокладок, вибропоглотитецей 5. Кварцевые чувствительные элементы б прижаты к корпусу 1 через металлические и изоляционные

4 прокладки, вибропоглотители 5 и шайбы 7 прижимными винтами 2, Инерционная масса 8 установлена между ЬО кварцевыми чувствительными элементами 6 в направляющих пазах выступов

9 корпуса 1.,Герметизация соединения кварцевых чувствительных элементов б с корпусом 1 обеспечивается

1 клеевыми соединениями 10. Крышка 11 связана с корпусом 1 сварным соединением 12. Кроме этого, показаны также элементы крепления 13 на объекте 14, состоящие.из гайки 15 и ориентирующего штифта 16.

Кварцевые чувствительные элементы б включаются в дифференциальную схему или в схему двухчастотного автогенератора, на выходе которого выделяется разностная частота двух колебаний, пропорциональная ускорению или амплитуде.

В процессе измерений виброакселерометр устанавливается таким образом, чтобы вектор динамического воздействия был направлен перпендикулярно широким .основаниям элементов б вдоль их рабочих длин. Соответствующим образом выбираются посадочные .места на испытываемых объектах.

Закрепление выброакселерометров производится с помощью резьбовых соединений 13. функции вибропоглотителя — демпфирование стоячих волн паразитных колебаний, вызываемых динамическими воздействиями. В принципе, стоячие волны могут устанавливаться вдоль любых основных осей пьезоэлементов.

Однако движение массы 8, вызывающей сжатие элементов 6 с различной силой и частотой (предварительное поджатие пьезокварцевых элементов б осуществляется винтами 2), происходит в направлении вдоль узкой час" ти пьезоэлементов б. Благодаря наличию вибропоглотителя 5 стоячая волна на частоте основного параметрического резонанса поглощается. При протяженности узкой части пьезоэлемента, б вдоль оси чувствительности, . вдвое большей его ширины и равной протяженности его широкой части в направлении, перпендикулярном оси чувствительности, энергия волны на краях широкой части пьезоэлемента максимальна и поглощается наиболее эффективно. Эффективному поглощению волны при этом способствует граница кварц-вибропоглотитель и частично кварц-клей.

Коэффициент поглощения стоячей волны наибольший на границе кварц— вибропоглотитель. В качестве последнего может быть использовано вязкое турбинное масло. Димпфирование волны на границе кварц — клей менее эффективно, однако в боковых направлениях энергия волны значительно меньше, чем в направлении движения инерционной массы 8, где и установлены вибропоглотители 5.

По экспериментальным оценкам амплитуда паразитных колебаний, вызванных динамическими воздействиями, после введения поглотителей и чувствитель ных кварцевых элементов Т -образнсй.2037184

Составитель К.Лукомский

Редактор В.Лазаренко Техред Т.Иаточка Корректор О. Тигор %

Заказ 6002/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4 формы уменьшается в 4-10 раз, что способствует повышению точности измерений на виброчастотах, близких ,к резонансной частоте системы кварцевых чувствительных элементов.

Погрешность измерений при этом существенно уменьшается, оставаясь на уровне единиц процентов.