Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности градуировки. Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений состоит из основания 1, инерционного элемента 2, двух пьезоэлементов 3 и 4, расположенных на противоположных сторонах основания. Пьезоэлемент 4 имеет электроизолированные друг от друга воздушным промежутком электроды 5 и 6, соединенные между собой коммутационным элементом. Основание 1 прикреплено к исследуемому объекту 9. В режиме градуировки сначала измеряют поперечную чувствительность. Для этого исследуемый объект 9 неподвижен, а на электроды 5 и 6 (коммутационный элемент разомкнут) подают синусоидальные электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты и противоположной фазы. В этом случае в двух половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются противофазные механические колебания, вызывающие поперечные колебания пьезодатчика ускорения. Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал. Далее определяют поперечную чувствительность во всем рабочем диапазоне частот. В режиме градуировки производят проверку чувствительности пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Для этого на электроты 5 и 6 пьезоэлемента 4 подают электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты и фазы. При действии этих сигналов в пьезоэлементе 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезоэлемента ускорений в рабочем направлении. Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал. После режима градуировки проводники 12 и 13 соединяют коммутационным элементом. После этого устройство готово для работы в режиме измерения ускорения объекта 9. 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 С 01 P 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР I (21) 4164941/24-10 (22) 22.12.86 (46) 30.03.90. Бюл. Н 12 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) П.И.Остроменский и О.Ю.Лапин (53) 531 . 768 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 344359, кл. G Of Р 15/09, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 375556, кл. С 01 P 15/09, 1970.

„.,SU„„1553909 А1

2 (54) ГРАДУИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПЬКЗОДАТЧИКА УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель иэобретенияповышение точности градуировки. Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений состоит из основания 1, инерционного элемента 2, двух пьезоэлементов 3 и 4, расположенных на противоположных сторонах основания.

Пьезоэлемент 4 имеет электроиэалиро1553909 тельность во всем рабочем диапазоне частот. В режиме градуировки производят проверку чувствительности пьезо5 датчика ускорений в рабочем направлении. Дня этого на электроды 5 и 6 пье=-оэлемента 4 подают электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты и фазы. При действии этих сигналов в пьезоэлементе 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезоэлемента ускорений в рабочем направлении. Этя колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал. После режима градуировки проводники 12 и 13 соединяют коммутационным элементом. После этого устройство готово для работы в резюме измерения ускорения объекта 9.

3 ил, Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — повышение точностн градуировки за счет определея влияния крепления пьезодатчика на его поперечную чувствительность.

На фиг. 1 показано градуировочное устройство пьезодатчика ускорений, об" вид; на фиг.2 - электрическая схема в лючения пьезоэлементов при градуирове пьезодатчика, закрепленного на исслед уемом объекте; на фиг . 3 — эл ектрическая схема включения пьезоэлементов п и измерении ускорений объекта с помощью пьезодатчика ускорений.

Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений содержит основание 1, и нерционный элемент 2 и пьезоэлемент

3 . При этом пьезоэлемент 3 прикреплен к основанию 1 и инерционному эле- 45 менту 2. Пьезоэлемент 4 с электродам 5 и 6 приклеен симметрично пьезоэлементу 3 на противоположной стороне аснования 1. Устройство содержит такж!е крьппку 7, прикрепленную, например, завальцовкой к основанию 1. Антивибрационный кабель 8 неподвижно закреп. л,ен клеем в крьппке 7. Основание 1 прикреплено к исследуемому обьекту 9 кдеем или винтами. Проводники 10- l3 собраны в кабель 8. Параллельно половинам пьезоэлемента 4 включены конденсаторы 14 и 15. Электроизолированные друг от друга воздушным промежутком в анные друг от друга воздушным промежутком электроды 5 и 6,соединенные между собой коммутационным элементом.

О нование t прикреплено к исследуемом. объекту 9. В режиме градуировки сначала измеряют поперечную чувствительность. Для этого исследуемьп1 объеКт 9 неподвижен, а на электроды 5 и

6, (коммутационный элемент разомкнут) подают синусоидальные электрические с гналы одинаковой амплитуды, частот 1 и противоположной фазы. В этом учае в двух половинах пьезоэлемент 4 возбуждаются противофазные механ ческие колебания, вызывающие попер чные колебания пьезацатчика ускорен . Эти колебания преобразуются пьезо- э ементом 3 в электрический сигнап.

Д лее определяют поперечную чувствяэлектроды 5 и 6 соединены между собой коммутационным элементом 16.

Пьезоэлементы 3 и 4 представляют собой плоские пластины, изготовленные из пьезокерамики поляризованной по толщине. Ось поляризации пьезоэлемента 3 направлена в противоположную сторону по отношению к оси поляризации пьезоэлемента 4.

Конденсаторы 14 и 15 припаяны к проводникам 10, 12 и 13. Емкости этих конденсаторов подобраны при изготовлении пьезодатчика таким образом, чтобы при изгибной деформации основания

1 и замкнутом коммутационном элементе 16 электрический сигнал между проводниками 11 и 13 (фиг. 3) бып равен нулю. Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений работает в двух режимах.

В режиме градуировки исследуемый объект 9 неподвижен. На электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 градуировочного устройства подают синусоидальные электрические сигналы U> и П .> (фиг. 2) от двух независимых генераторов (не показаны) . Электрические сигналы имею г одинаковую амплитуду, частоту и противоположные фазы.В этом случае в двух половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются противофазные механические колебания, вызывающие поперечные колебания пьезодатчика ускорений отно3909 6

После этого устройство готово для работы в режиме измерения ускорения =. объекта 9. В этом режиме исследуемый объект подвергается воздействию вибрации или ударов. При этом объект

9 движется ускоренно и деформируется.

Ускорение и деформации от объекта 9 передаются основанию 1 и воспринима" ются пьезоэлементом 3, вырабатывающим электрический сигнал, пропорцио-. нальный механическим напряжениям от ускорений и деформаций исследуемого объекта 9. Одновременно в пьезоэлементе 4 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный только . деформации исследуемого объекта

9. Благодаря различной полярнос. ти пьезоэлементов 3 н 4 при их

20 последовательном включении электрические сигналы, возникающие в указанных пьезоэлементах от изгибной деформации объекта 9, вычитаются. При этом конденсаторы 14 и 15 обеспечива25 ют полную взаимную компенсацию указанных сигналов. В этом случае с проводников 11 и 13 снимается электрический сигнал U, пропорциональный только ускорению объекта 9 (фиг. 3).

ЗР

Формула иэ обретения

5 155 сительно исследуемого объекта 9. Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал U, который с помощью проводников 10 и 11 передается на измерительный прибор (не показан). Электрический сигнал

U характеризует поперечную чувствиВ тельность пьезодатчика. Изменяя плавно частоту электрических сигналов

0„, и Б н измеряя электрический сигг нал U „ определяют поперечную чувствительность пьезодатчика во всем рабочем диапазоне частот. При этом на

f % частоте поперечного резонанса закрепленного датчика его поперечные колебания имеют максимальную величину, по этому электрический сигнал П„также максимален.

После измерения поперечной чувствительности производят проверку чувствительности пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. В этом случае на электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 подают электрические сигналы U< и гг

U одинаковой амплитуды, частоты и фазы. При действии этих сигналов в обеих половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезодатчика ускорений в рабочем направлении . Эти колебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал П„, который характеризует чувствительность пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Плавно изменяя частоту электрических сигналов U, и У и сохраняя одинаковыми их амплитуды и фазы, определяют чувсгвительность пьезодатчика ускорений в рабочем направлении.

После проверки чувствительности закрепленного пьезодатчика в поперечном и рабочем направлении градуировку заканчивамг и проводники 12 и 13 сое-: диняют между собой коммутационным элементом 16.

Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений, содержащее первый

35 пьеэоэлемен, закрепленный между. инерционным элементом и основанием, и второй пьезоэлемент, закрепленный на противоположной стороне основания, о т л и ч а ю щ-е е.с я тем, что, с

4р целью повышения точности градуировки эа счет определения влияния крепления пьезодатчика на его поперечную чувствительность, один из электродов второго пьезоэлемента выполнен в ви"

45 де электроизолированных одна от другой частей, соединенных между собой введенным коммутационным элементом.

1553909

Составитель Т.Макарова

Редактор Л.Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Закаэ 454 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул. Гагарина, 101