Пьезоэлектрический акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений. Целью изобретения является повышение ресурса работы пьезоэлектрического акселерометра при сохранении точности измерения в условиях высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений. Указанная цепь достигается тем, что в основании 1акселерометра вокруг чувствительного пьезоэлектрического элемента 2 расположена металлическая втулка 6, имеющая цилиндрическую и конусообразную части. Втулка жестко закреплена в выточке основания на высоту конусообразной части, изолирована от основания изолятором 7 и выполнена с пазами как в цилиндрической, так и в конусообразной частях таким образом, что на верхнем и нижнем торцах, а также на участке перехода цилиндрической части в конусообразную образованы сплошные кольца. При этом оси симметрии перемычек между пазами цилиндрической части совпадают с осями симметрии пазов в конусообразной части. Расстояние между перемычками по наружному периметру цилиндрической части и по средней линии конусообразной части равно удвоенной ширине перемычки. Высота сплошного кольца на участке между цилиндрической и конусообразной частями равна удвоенной высоте кольца, образованного на верхнем торце цилиндрической части и на нижнем торце конусообразной части, которая равна ширине перемычки. Кроме того соединительный узел акселерометра выполнен в виде шайбы 4 с ползуном 5, имеющим N-образный изгиб. Увеличение ресурса работы акселерометра достигается за счет конструктивного исполнения соединительного узла и металлической втулки в сочетании с оптимальным соотношением геометрических размеров этих элементов. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений. Целью изобретения является повышение ресурса работы акселерометра при сохранении точности измерения в условиях высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений. На фиг. 1 схематично изображен пьезоэлектрический акселерометр, общий вид; на фиг. 2 металлическая втулка, расположенная вокруг чувствительного элемента, общий вид; на фиг. 3 металлическая втулка с расположением пазов и перемычек. Акселерометр состоит из основания 1 с установленным на нем чувствительным элементом 2 и крышки 3. Соединительный узел состоит из тонкой шайбы 4, выполненной за одно целое с ползуном 5, имеющим N-образный изгиб. Металлическая втулка 6, имеющая цилиндрическую и конусообразную части, жестко закреплена вокруг чувствительного элемента на высоту конусообразной части в выточке основания через изолятор 7, при этом как в цилиндрической, так и в конусообразной части втулки выполнены пазы 8 (фиг. 2), образующие перемычки 9. При этом оси симметрии в цилиндрической части перемычек совпадают с осями симметрии пазов в конусообразной части и наоборот. Одновременно пазы образуют на верхнем и нижнем торцах, а также на участке перехода цилиндрической части в конусообразную сплошные кольца 10-12. Ширина пазов в цилиндрической части и ширина пазов по средней линии конусообразной части втулки выбраны равными удвоенной ширине перемычек. Высота кольца 11 равна удвоенной высоте кольца 10 или 12, высота которых выбрана равной ширине перемычек. Центральная жила кабеля 13 соединена с кольцом 12 и жестко закреплена в выточке основания. Пьезоакселерометр работает следующим образом. При наличии ускорения чувствительный элемент акселерометра деформируется и на пьезоэлементах образуется сигнал, пропорциональный ускорению. Съем сигнала с пьезоэлементов осуществляется через шайбу, ползун, втулку на центральную жилу кабеля (положительный заряд), а через инерционную массу и основание на экран кабеля (отрицательный заряд). Существенное увеличение ресурса работы акселерометра в условиях действия высокоинтенсивных виброимпульсных нагрузок в предлагаемой конструкции достигается за счет конструктивного исполнения соединительного узла, исключающего механические перемещения и существенные деформации его элементов (шайба с жестким ползуном N-образного профиля, металлическая втулка с цилиндрической и закрепленной в выточке жилой кабеля) под воздействием инерционных сил в сочетании с выбором оптимального соотношения геометрических размеров и конфигурации указанных элементов конструкции. Дополнительным условием при проведении расчетно-экспериментальной отработки конструкции явилось сохранение точностных характеристик, для обеспечения которых требовалось исключить передачу на ЧЭ через соединительный узел паразитных деформаций основания и кабеля. Отработка конструкции проводилась экспериментально на моделях различных вариантов, рассчитанных ЭВМ на заданные условия получения максимальной осевой и радиальной жесткостей элементов соединительного узла и конструкции в целом при их минимальной массе и передаче ими деформации основания на ЧЭ. Таким образом, положительный суммарный эффект предлагаемого устройства заключается в значительном увеличении ресурса с сохранением точности при длительном воздействии высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений высоких уровней.

Формула изобретения

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий основание с установленным на нем чувствительным элементом и соединительный узел с кабелем, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы при сохранении точности в условиях измерения высокоинтенсивных виброимпульсных ускорений, в основании вокруг чувствительного элемента расположена металлическая втулка, имеющая цилиндрическую и конусообразную части, жестко закрепленная на высоту конусообразной части в выточке основания и изолированная от последнего, при этом металлическая втулка выполнена с пазами в цилиндрической и конусообразной частях таким образом, что на верхнем и нижнем торцах, а также на участке перехода цилиндрической части в конусообразную образованы сплошные кольца, при этом оси симметрии перемычек между пазами цилиндрической части совпадают с осями симметрии пазов в конусообразной части, расстояние между перемычками по наружному периметру цилиндрической части и по средней линии конусообразной части равно удвоенной ширине перемычки, высота сплошного кольца на участке между цилиндрической и конусообразной частями равна удвоенной высоте кольца, образованного на верхнем торце цилиндрической части и на нижнем торце конусообразной части, которая равна ширине перемычки, а соединительный узел выполнен в виде шайбы с ползуном, имеющим N-образный изгиб, горизонтальная часть которого закреплена на верхнем торце цилиндрической части втулки, а центральная жила кабеля, закрепленного в выточке основания, соединена с нижним торцом конусообразной части втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3