Пьезоэлектрический акселерометр с магнитоэлектрическим калибровочным устройством

 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к устройствам для измерения параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности. Цель изобретения повышение коэффин;иента преобразования при калибровке. Магнитная система устройства состоит из установленных по окружности магнитопроводящего ярма 11 постоянных магнитов 10 в зазорах между которыми находится часть инерционного элемента 6. . Закреп-пенное на инерционном элементе 6 магнитопроводящее кольцо 12 с обмоткой 13 позволяет устранить нерабочие тангенциальные составляющие магнитного потока. При действии измеряемого ускорения со на электродах пьезоэлемента 4 возни (Л кает пропорциональный ему электрическийзаряд вследствие осесимметричного изгиба пластины 2 и пьезоэлемента. Изготовление постоянных магнитов из закритического магнитотвердого материала приводит к получению более высокого значения магнитной индукции в зазоре. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i..V

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

PECflYBJlHH (19) SU (1I) А1 (504 6 01 Р 15 09

l >e,;-,-„ "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ :.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий

3> и автоеСКому Свид=ттьСтвМ (21) 3791724/24-10 (22) 20.09.84 (46) 07.10.86. Бюл. Ф 37 (72) Л.В.Косенко, Л.А.Гартель, Е.В,Проценко и Б,В.Суворов (53) 531. 768 (088.8) (56) Цеханский К.P. Пьезоэлектрические акселерометры повьппенной чувствительности: Сб. Вибрационная техника, МДНТП. — М.: 1967, с. 7-17.

Цеханский К.P. Способы повьппения коэффициента преобразования пьезоакселерометров: Сб. Вибрационная техника, МДНТП. — М.: 1975, с. 150-153.

Пятин IO.N. Проектирование элементов измерительных приборов. — N.: Высшая школа, 1977, с. 140-143.

Патент США В 3120622, кл. 310-8.4, 1964. (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОИЕТР

С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ КАЛИБРОВОЧНЫМ

УСТРОЙСТВОМ (57) Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к устройствам для измерения параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности. Цель изобретения— повышение коэффициента преобразования при калибровке. Магнитная система устройства состоит из установленных по окружности магнитопроводящего ярма

11 постоянных магнитов 10, в зазорах между которыми находится часть инерционного элемента 6..Закрепленное на инерционном элементе 6 магнитопроводящее кольцо 12 с обмоткой 13 позволяет устранить нерабочие тангенциальные составляющие магнитного потока.

При действии измеряемого ускорения на электродах пьезоэлемента 4 возникает пропорциональный ему электрический заряд вследствие осесимметричного изгиба пластины 2 и пьезоэлемента.

Изготовление постоянных магнитов из закритического магнитотвердого материала приводит к получению. более высокого значения магнитной индукции в зазоре. 1 s.ï. ф-лы, 2 ил.

1262390

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для измерения параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности.

Цель изобретения — повышение коэффициента преобразования акселерометра при калибровке.

На фиг.1 изображен акселерометр, разрез вдоль его оси чувствительности, на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Акселерометр содержит магнитопроводящий корпус 1, упругую пластину 2 со стержнем 3, пьезоэлемент 4, закрепленный на пластине 2, например, с о помощью клея, и кольцевой инерционный элемент, состоящий,цля удобства сборки из трех частей 5 — 7, соединенных между собой, например, винтами 8. Электроды пьезоэлемента электрически соединены с выводами 9. В магнитную систему калибровочного устройства входят постоянные магниты 10, которые установлены, например, на клею по окружности магнитопроводящего ярма 11, причем часть инерционного элемента 6 частично находится в зазорах между постоянными магнитами 10, магнитопроводящее кольцо 12, установленное на части 6 инерционного элемента, и нижняя часть корпуса 1. При этом ярмо 11 с магнитами 10 расположено в кольцевом пространстве между инерционным элементом и стержнем 3.

Обмотка 13 намотана на магнитопроводящее кольцо 12 и вместе с ним помещена в рабочий зазор магнитной цепи между магнитами 10 и корпусом 1, Начало и конец обмотки электрически соединены с выводами 14.

Устройство работает следующим образом.

При действии вдоль оси симметрии акселерометра измеряемого ускорения возникают смещение инерционного элемента относительно корпуса 1 и осесимметричный изгиб пластины 2 и пьезоэлемента 4. На электродах пьезоэлемента возникает заряд, пропорциональный величине действующего ускорения.

Соответствующее напряжение снимается с выводов 9. При калибровке входное напряжение от генератора подается на выводы 14, вследствие чего в обмотке

13 возникает ток, вызывающий по закону Ампера силу, действующую на обмотку и направленную вдоль оси симметрии акселерометра. Под действием этой силы инерционный элемент смещается вдоль оси, пьезоэлемент 4 изгибаетс и с выводов 9 снимается напряжение, пропорциональное текущему по обмотке

5 13 току.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет получить более оптимальное сочетание параметров измерительного и калибровочного каналов пьезоэлектрического акселерометра, так как устранение необходимости проведения магнитного потока через упругую пластину и инерционный элемент позволяет повысить чувствительность и точность прибора за счет использования более подходящих мате— риалов и применение шарнирного закрепления инерционного элемента на пластине.

20 Перенос постоянных магнитов в кольцевое пространство между инерционным элементом и центральным стержнем и частичное введение инерцион,ого элемента в зазоры мел.ду постоянными маг25 нитами позволяют уменьшить габариты акселерометра, Кроме того, повышается коэффициент передачи при калибровке как за счет получения более высокого значения

Zg магнитной индукции в зазоре (изготовление постоянных магнитов иэ закоитического магнитотвердого материча, уменьшение магнитного сопротивления элементов магнитной цепи), так и в связи с применением магнитопроводящего кольца для устранения нерабочих тангенциальных составляющих магнитно— го потока. При сохранении чувствительности и габаритов известного устройства указанные меры позволяют экС вивалентно повысить коэффициент передачи при калибровке.

Предлагаемая конструкция калибровочного устройства пьезоакселерометра наиболее полно (из известных типов калибровочных устройств) отвечает указанным критериям и имеет достаточно высокий коэффициент передачи при калибровке, что обеспечивает эффективную проверку параметров акселерометра и получение хорошего соотношения сигнал — шум даже при малых уровнях входного провсрочного сигнала.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический акселерометр

1 с магнитоэлектрическим калибровочным

1262390

Составитель В.Пименов

Техред Л.Олейник Корректор М.Максимишинец

Редактор О,Бугир

Заказ 5420/41 Тираж 778 Подписное

BHHHIIH 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 устройством, содержащий установленные в магнитопроводящем корпусе круглую упругую пластину с центральным опорным стержнем, пьезоэлемент, закрепленный на пластине, кольцевой инерци- 5 онный элемент, установленный по периферии пластины, кольцевое ярмо магнитопровода с постоянным магнитом и обмотку калибровочного устройства, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це- 10 лью повышения коэффициента преобразования при каЛибровке, в него введены магнитопроводящее кольцо, а также дополнительные постоянные магниты, закрепленные с основным магнитом через !5 равные промежутки на ярме, которое, с свою очередь, укреплено на опорном стержне под упругой пластиной, на магнитопроводящем кольце, закрепленном на инерционном элементе коаксиально ярму, размещена обмотка калибровочного устройства, инерционный элемент и упругая пластина выполнены из немагнитного материала, постоянные магниты имеют согласное и радиальное направление полярности, а часть коль,ца и инерционного элемента размещена . в зазорах между постоянными магнитами и корпусом.

2. Акселерометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что постоянные магниты выполнены из закритического магнитотвердого материала.