Датчик ускорения

 

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано, в частности, для измерений векторно-фазовой структуры звукового поля. Цель изобретения - повышение чувствительности датчика ускорения. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде металлического тонкого кольца 2 с отношением внутреннего и внешнего радиусов, равным R<SB POS="POST">O</SB> / R = 0,43, и кольца пьезокерамики 3, наклеенной на внешнюю сторону металлического кольца 2 с отношением ширины пьезокерамического кольца 3 к внешнему радиусу 0,2≤Δ/R≤0,3. При этом внутренняя сторона каждого металлического кольца 2 по внутреннему его радиусу через выступы на торцах инерционной массы 1 соединена с соответствующими концами инерционной массы 1, а отношение толщин металлического 2 и пьезокерамического 3 колец удовлетворяет соотношению H/D≥1.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

98217 А1 (51)5 " 04 R 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4250958/24-10 (22) 25.03,87 (46) 07.10. 90. Бюл. М 37 (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (72) Б.И.Гончаренко, В.A.Ãîðäèåíêî и И.Я.Наумов (53) 534.232-(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 777851, кл. Н 04 R 17/00, 1980.

Патент СНА Г 4505014, кл. Н Ol 1. 4l/22, 1985. (54) ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ (57) Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано, в частности, для измерений векторно-фазовой структуры звукового поля. Цель изобретения - повышение чувствительности датчика уско2 рения. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде ме . таллического тонкого кольца 2 с отношением внутреннего и внешнего радиусов, равным r /R = 0,43, и кольца

3 пьезокерамики, наклеенной на внешнюю сторону металлического кольца 2, с отношением ширины пьезокерамического кольца 3 к внешнему радиусу

0,2 << Л /R 0.3. При этом внутренняя сторона каждого металлического кольца 2 по внутреннему его радиусу через выступы на торцах инерционной массь1 1 соединена с соответствующими концами инерционной массы 1, а отношение толщин металлического 2 и

\ пьезокерамического 3 колец удовлетворяет соотношению h/d >, 1. 1 ил.

1598217

Изобретение относится к акустичес- ким измерениям и может быть использовано, в частности, для измерений векторно"Фазовой структуры звукового

5 поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

На чертеже представлен датчик ус корения. 10

Датчик ускорения состоит из инерционной массы 1, металлического кольца

2 .и пьезоэлектрического кольца 3.

Суть изобретения состоит в следующем, 15

Для круглой металлической пластинки в Форме кольца, закрепленного по внешнему контуру и свободного по внутреннему, уравнение. равновесия имеет вид 20

2. 02 где - смещение точки срединной поверхности.

Граничные условия, соответствую- 25 щие силе Р, приложенной по внутреннему контуру, запишутся в виде

30 где R, r — соответственно внешний

Ъ и внутренний радиусы металлического кольца 2. (- — - " . + 32

12(1 — 2 ) dr dr

Й2) Р

dr3 . х))х о

40 где Е, 6 - модуль Юнга и коэффициент Пуассона материала. кольца.

Решение приводит к следующему соотношению: 45 а Ф F 12(1 — * )(2,Г . (1,1х 2 В у э R + r, r, а 1nr /R R

, ) 2r Кя (1 + r) + 20 х о

+ 21n — ).

R

Напряжение. на керамике определяется величиной относительной деформации f . .Величина U определяется следующим выражением:

Ц" — (а 1)й

1 и 5 а ахи

II-4

Зависимость д g/йх ) >»„в функции изменения отношения r /R = t имеет . максимальное значение при t = 0,43.

Чувствительность поедлагаемого датчика ускорения будет выше по сравнению с чувствительностью. датчика ускорения с равномерно распределенной силой, поскольку рычаг силы, действующей на пластину и вызывающей де-, формацию E будет меньше соответствующей величины в случае действия сосредоточенной силы в центре пластинки..

Величина не имеет езкой эави6 р симости от радиуса при 0,2 < — (0,3 и и ширина пьезокерамического кольца 3 определяется необходимым значением электрической емкости;преобразователя и конструктивными соображениями.

Выбирая отношение r /R равным

0,43, 22/R таким, что 0,? < 8/R 4 0,3, и располагая пьеэокерамику у закрепленного края пластинки, получим Ilo»

-вышение чувствительности датчика ускорения °

Формула изобретения

Датчик ускорения, содержащий цилиндрическую инерционную массу, соединенную с двумя кольцевыми пьеэопреобразователями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, каждый пьезоэлектрический преобразователь соединен с металлическим кольцом, по внутреннему радиусу которого выполнены выступы, соединенные с инерционной мас ой, причем отношение внутреннего и внешнего радиусов металлического кольца равно 0,43, отношение ширины пьеэопреобразователя к внешнему радиусу равно 0,2+0,3, а толщина металлического кольца больше толщины преобра-. зователя.