Чувствительный элемент пьезоэлектрического акселерометра

 

Изобретение относится к измерителям параметров движения, в частности к датчикам вибрационных и ударных ускорений. Целью изобретения является повьшение динамической точности измерения виброускорений. Устройство содержит упругий диск 1 с центральным 2 и периферийными 3 выступами, над которыми размещены пластина 4 упругого подкрепления с пьезоэлектрическим преобразователем 5. При наличии виброускорения на упругий диск 1 действуют со стороны частей 6 и 7 инерционного элемента знакопеременные силы, вызывающие изменение изгиба пластины 4 упругого подкрепления пьезоэлектрического преобразователя 5, на электродах которого возникают заряды, соответствующие величине и знаку измеряемого ускорения. При деформации демпфирующего элемента возникают силы, уменьшающие резонансный пик и динамические погрешности устройства. Приведены соотношения, связывающие разность высот центрального и периферийных выступов упругого диска и размеры пьезоэлектрического преобразователя, 2 ил. S (Л Б Б to сд о со ел Од

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 P 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3811810/24-10 (22) 10.11.84 (46) 15,08.86. Бюл, К - 30 (72) Л.А.Гартель и Е.В.Проценко (53) 531.768(088.8) (56) Известия вузов. Приборостроение, 1969, 11 10, с. 38-42.

Авторское свидетельство СССР

У 1015311, кл. G 01 P 15/09,11.12.81. (54) ЧУВСТВИТЕЛЬН11Й ЭЛЕМЕНТ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА (57) Изобретение относится к измерителям параметров движения, в частности к датчикам вибрационных и ударных ускорений. Целью изобретения является повышение динамической точности измерения виброускорений.

Устройство содержит упругий диск 1 с центральным 2 и периферийными 3 выступами, над которыми размещены

Л0„, 1250956 А1 пластина 4 упругого подкрепления с пьезоэлектрическим преобразователем

5, При наличии виброускорения на упругий диск 1 действуют со стороны частей 6 и 7 инерционного элемента знакопеременные силы, вызывающие изменение изгиба пластины 4 упругого подкрепления пьезоэлектрического преобразователя 5, на электродах которого возникают заряды, соответствующие величине и знаку измеряемого ускорения. При деформации демпфирующего элемента возникают силы, уменьшающие резонансный пик и динамические погрешности устройства. Приведены соотношения, связывающие разность высот центрального и периферийных выступов упругого диска и размеры пьезоэлектрического преобразователя. 2 ил.

1250956

40 где К=0,06-0,12— упругого подкрепления, модули Юнга и коэффициенты Пуассона материалов пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подИзобретение относится к измерению параметров движения, в частности к датчикам вибрационных и ударных ускорений.

Целью изобретения является повышенне динамической точности измерения ускорения.

На фиг. 1 и 2 представлена упрощенная конструктивная схема чувствительного элемента пьезоэлектрического акселерометра.

Устройство содержит упругий диск

1 с центральным 2 и периферийными 3 выступами, пластину упругого подкрепления 4, пьезоэлектрический преоб- tS разователь 5, закрепленный на пластине 4, например, с помощью клея, и расположенные по периметру диска

1 части инерционного элемента, каждая из которых состоит для удоб- 20 ства сборки иэ двух частей 6 и 7, соединенных между собой, например, винтом 8. Части инерционного элемента помещены в материал демпфирующего элемента 9. В корпусе пьезоэлект- 25 рического акселерометра чувствительный элемент устанавливается на ножке

10 к которой притягивается винтом

11 через изоляционную шайбу 12.

С целью достижения максимально- 3g широкого диапазона измеряемых ускорений разность высот центрального и периферийных выступов упругого диска и размеры ПЭП и пластины упругого подкрепления связаны соотношениями: расчетный коэффициент; радиус пьезоэлектрического преобра45 зователя и пластины упругого подкрепления; толщины пьезоэлектрического преобразователя и пластины

50 крепления соответственно

6, — предел механической прочности материала пьезоэлектрического преобразователя при сжатии, Такое конструктивное решение обеспечивает равномерный осесимметричный изгиб пьезоэлемента и, как следствие, значительный запас его динамической прочности.

Устройство работает следующим образом.

При наличии измеряемого виброускорения вдоль оси симметрии чувствительного элемента возникают колебания инерционного элемента относительно корпуса акселерометра. При этом на упругий диск 1 со стороны частей 6 и 7 инерционного элемента действуют знакопеременные силы, вызывающие осесимметричный изгиб диска 1 и через выступы 3 изменение изгиба пластины упругого подкрепления 4 пьезоэлектрического преобразователя

5 относительно их предварительного состояния. На электродах пьезоэлектрического преобразователя возникают заряды, соответствующие величине и знаку измеряемого ускорения. Материал демпфирующего элемента 9 при колебаниях инерционного элемента деформируется его частями 6 и 7 и создает противодействующие силы, пропорциональные скорости перемещения инерционного элемента и уменьшающие резонансный пик и динамические погрешности акселерометра в целом. формула изобретения

Чувствительный элемент пьезоэлектрического акселерометра, содержащий инерционный элемент, упругий диск с равномерно распределенными по его периферии равновысокими выступами, пластину упругого подкрепления с закрепленным на ней пьезоэлектрическим преобразователем и демпфирующий элемент, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения динамической точности изме. рения виброускорений, пластина упругого подкрепления расположена между пьезоэлектрическим преобразователем и периферийными выступами, а упру12509.гий диск снабжен центральным цилиндрическим выступом, высота которого меньше равновысоких периферийных выступов на величину z4, выбираемую из соотношений

Ь 2

K бс rè,. 1 ил q En,ý (1 Рпя ) 10 ны упругого подкрепления, 20 та.

Составитель К.Лукомский

Редактор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор И.Эрдейи

Заказ 4404/40 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где К=0,06-0, 12 — расчетный коэффициент, — радиус пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепления, 15 и h — толщины пь е з о элек тИ.л рического преобразователя и пласти56 4

Г„, ч„и Е„„— модули 10нга и коэффициенты Пуассона материалов пьезоэлектрического преобразователя и пластины упругого подкрепления, 6, — предел механической прочности материала пьезоэлектрического преобразователя при сжатии, при этом демпфирующий элемент расположен по периферии упругого диска и содержит внутри себя равномерно распределенные и установленные по обе части упругого диска части инерционного элемен—