Угловой пьезорезонансный акселерометр

 

УГЛОВОЙ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий установленные в корпусе упругие элементы, элементы предварительного поджатйя и цилиндрические силопередающие элементы , между которыми установлены пьезорезонаторы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в корпусе между упругими элементами установлен ротор, внутри которого соосно и жестко закреплены два пьезорезонатора, выполненных в виде дисков, а цилиндрические силопередающие элементы установлены в корпусе с возможностью С2 € свободного вращения.

СОЮЗ СОВЕТСХИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll)

1 7 А

11 С 01 Р 15/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3> (21) 3434466/18-10 (22) 06.05.82 (46) 07.05.84. Бюл. Ó 17 (72) В.Я. Баржин, Ю.С. Шмалий и Н.И. Павленко (53) 531.768(088.8) ,(56) 1. Авторское свидетельство СССР

11, 475553, кл. С 01 Р 15/08, 20. 07. 73.

2. Патент США М 4155257, кл. С 01 P 15/10, 22.05.79 (прототип) . (54) (57) УГЛОВОЙ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий установленные в корпусе упругие элементы, элементы предварительного поджатия и цилиндрические силопередающие элементы, между которыми установлены пьезорезонаторы, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в корпусе между упругими элементами установлен ротор, внутри которого соосно и жестко закреплены два пьезорезонатора, выполненных в виде дисков, а цилиндрические силопередающие элементы установлены в корпусе с возможностью свободного вращения.

1091077

Изобретение относится к измерейию параметров движения, в частности к угловым низкочастотным акселеромет рам с вибрационно-частотным первичным измерительным преобразователем пьезорезонансного типа.

Известны измерители угловых ускорений струнного типа, имеющие относительно низкие диапазон измерений и надежность, обусловленные ограничением по прочности струнных элементов С13.

Наиболее близким к предлагаемому акселерометру по технической сущности и достигаемым результатам являет- !5 ся устройство, содержащее установленные в корпусе упругие элементы, элементы предварительного поджатия и цилиндрические силопередающие элементы, между которыми установлены 20 пьезорезонаторы. Усилие растяжениясжатия пьезорезонаторов передается от инерционных масс посредством цилиндрических снлопередающих элементов t;23. рг

Недостатком устройства является ограниченный диапазон измерения, ;обусловленный прочностью пьезорезонаторов при перегрузках. . Цель изобретения — расширение.диа-З0 ,!

° йазона измерения угловых ускорений.т .

Указанная цель достигается тем, что в угловом пьезорезонансном акселерометре, содержащем установленные в корпусе упругие элементы, элемен35 ты предварительного поджатия и цилиндрические силопередающие элементы, между которыми установлены пьезорезонаторы, в корпусе между упругими элементами установлен ротор, внутри которого соосно с осью вращения жестко закреплены два выполненных в виде дисков пьезорезонатора, а цилиндрические силопередающие элементы установлены в корпусе с воз-45 можностью свободного вращения.

На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра на фиг. 2 — кинематическая схема чувствительного элемента ак% селерометра; на фиг. 3-5 - три сос тояния точек контакта резонатоторов л с силопередающимн элементами.

Угловой пьезорезонансный акселерометр содержит корпус 1 с установленным в нем ротором 2. Пьезорезонаторы 3 и 4 жестко закреплены внутри ротора 2 соосно с осью его вращения. Ротор 2 установлен межцу,пРугими элементами 5, создающими возвРатный момент к измеряемым угло» вым ускорениям. Цилиндрические снлопередающие элементы 6 и 7 установлены в корпусе 1 с возможностью свободного вращения относительно их осей симметрии таким образом, чтобы их боковые стенки пересекали друг друга в специально выполненных пазах.

Между элементами 6 и 7 жестко зажаты резонаторы 3 и 4. Первый 8 и второй 9 элементы предварительного поджатия фиксируют центры вращения цилиндрических силопередающих элементов 6 и 7 относительно корпуса 1.

Акселерометр закрыт крышкой (не показана). Кроме этого, устройство содержит раму ротора 10 с диэлектрическими держателями 11, в которых выполнены электрические выводы 12.

Ротор 2 зафиксирован по центру ак,селерометра с помощью собственных опор (не показаны), опирающихся на фиксирующие планки 13. Цилиндрические силопередающие элементы 6 и 7 выполнены в виде корпусов 14, в центрах осей симметрии которых установлены шарикоподшипники 15. Фиксирующие планки 13 закреплены на корпусе с помощью винтов 16. Рабочие положения упругих элементов 5 изменяются с помощью регулировочных винтов

17. Перемещения элементов 8 и 9 предварительного поджатия осуществляются эксцентричными винтами 18. Koíструкция обеспечивает постоянное усилие поджатия пьезорезонаторов.

Угловой пьезорезонансный акселерометр работает следующим образом.

При наличии угловых ускорений ротор 2 в силу собственной инерционности поворачивается на угол ф (фиг. 2). На этот же угол перемещаются резонаторы 3 и. 4, поворачивающие элементы 6 и 7 на углы ф, в резуль1 тате чего изменяются углы приложения усилии, передаваемых через элементы

6 и 7 на пьезореэонаторы 3 и 4 по отношению к осям Z элементов 3 и 4.

Крутящий момент ротора 2 опредеяется era собственным моментом we— р ии и жесткостью пружин 5.

На фиг. 3-5 ф . 3 5 показаны три состояния

Е с точек контакта элементов 3 4 (д

) с силопередающимн элементами 6 и 7.

При отсутствии ускорений (фиг. 3) угол между осью Z и осью приложения усилия к элементам 3 и 4 равен 1., что соответствует начальным .частотам генерации f <.

При наличии положительного вектора углового ускорения (фиг. 4) ротор

2 поворачивается на угол + Ч-„, обеспечивая поворот резонаторов 3 и 4 и изменение резонансных частот fq 1

l0 на + Д fq1 . При этом точки А,Д, В;С по-прежнему находятся на одной прямой, а расстояние между ними остается неизменным.

Аналогичным образом осуществляется15 поворот ротора 2 при отрицательном ,векторе углового ускорения (фиг. 5).

Угол поворота ротора 2 ограничен в реальной конструкции (фиг. 1) с

77 4 помощью выступов на корпусе 1. После упора ротора 2 о выступы (в случае превышения. угловыми ускорениями диа/ пазона измерений) чувствительности резонаторов 3 и 4 к угловым ускорениям становятся нулевыми. Вращение элементов 6 и 7 ограничено с помощью их собственных пазов, что эффективно защищает элементы 3 и 4 от разрушения в диапазоне угловых перегрузок.

Предлагаемая конструкция углового пьезорезонансного акселерометра благодаря постоянному сжимающему напряжению в резонаторах во всем диапазоне измеряемых угловых ускорений позволяет повысить диапазон измерейия и надежности работы устройства в целом в тяжелых уровнях угловых вибра- ций и перегрузок.

1091077

1091077

Составитель К. Лукомский

Техред Л.Микеш Корректор М. Шароши

Редактор Л. Филь

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

Заказ 3074/41 Тираа 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5