Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и вибропрочности. При воздействии на акселерометр виброускорений в направлении X на одной из крайних пьезопластин возникает заряд, обусловленный деформацией сдвига и модулем d₁₅, при воздействии виброускорений в направлении X на противоположной крайней пьезопластине возникает заряд, обусловленный также деформацией сдвига и модулем d₁₅. При воздействии виброускорений в направлении Z на средних пластинах возникает заряд, обусловленный деформацией растяжения - сжатия и модулем d₃₃. Пьезоматериал пластин подбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение 2d_{33 средн}≃ d_{15 крайн} 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам, использующимся для исследования механических колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Целью изобретения является повышение точности измерения и вибропpочности трехкомпонентного акселерометра. На фиг. 1 изображена конструкция трехкомпонентного пьезоэлектрического акселерометра; на фиг. 2 монолитный пакет трех пьезопластин. Акселерометр состоит из основания 1, чувствительного элемента 2, инерционной массы 3, шпильки 4 и крышки 5. Чувствительный элемент 2 состоит из трех поляризованных пьезопластин с токосъемниками и керамических изоляторов. Пластина 6 поляризована в направлении X и при воздействии на акселерометр ускорений в этом же направлении на ее электродах возникает заряд, величина которого обусловлена величиной сдвигового пьезомодуля материала d₁₅. Пластина 7 поляризована в направлении Y и при воздействии на акселерометр ускорения в этом направлении на электродах пластины также возникает заряд, величина которого обусловлена величиной сдвигового пьезомодуля материала d₁₅. Пластины 8, 9, работающие на растяжение-сжатие, образующие третью пьезопластину, поляризованы в направлении Z и соединены между собой параллельно. Пьезокерамический материал пьезопластин подбирается таким образом, чтобы 2d_{33 средн}≃ d_{15 крайн} При воздействии на акселерометр ускорения в направлении Z на пластинах 8, 9 возникает заряд, равный 2d₃₃˙F_p-c. Между основанием 1, тремя пьезопластинами и инерционной массой расположены изоляторы 10. Инерционная масса 11 может выполняться как керамический изолятор больших габаритов и входить в состав монолитного пакета. Однако, если необходимо увеличить чувствительность или уменьшить габариты акселерометра, то инерционная масса выполняется металлической. Монолитный пакет 2 и инерционная масса 11 жестко прикрепляются в основанию 1 с помощью шпильки 4 и закрываются от внешних воздействий крышкой 5. При воздействии на акселерометр виброускорений в направлений X на пьезопластине 6 возникает заряд, обусловленный деформацией сдвига и модулем d₁₅; при воздействии виброускорений в направлении Y на пьезопластине 7 возникает заряд, обусловленный также деформацией сдвига и модулем d₁₅. При воздействии виброускорений в направлении Z на средних пластинах 8, 9 возникает заряд, обусловленный деформацией растяжения сжатия и модулем d₃₃. Преимущества в работе такого акселерометра следующие: обусловленный пироэффектом паразитный заряд не снимается с поверхностей пластин 6 и 7, работающих под действием срезающей силы. Также при работе керамики на срез не появляется поперечная чувствительность. Пластины 8, 9, работающие на растяжение-сжатие, отнесены от основания 1 акселерометра так, что деформации основания в очень малой степени влияют на их сигнал.

Формула изобретения

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий расположенные друг за другом и разделенные между собой изоляторами основание, три поляризованные пьезопластины и инерционную массу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и вибропрочности, крайние пьезопластины поляризованы так, что векторы поляризации параллельны основанию и ориентированы один относительно другого под углом 90^o, а средняя состоит из двух параллельно соединенных пластин, поляризованных так, что их вектор поляризации лежит в плоскости, перпендикулярной основанию, при этом выполняется условие 2d₃₃ ≈ d₁₅ где d₃₃ пьезомодуль средней пластины; d₁₅ пьезомодуль крайних пластин, причем пьезопластины имеют прямоугольную форму, а основание пьезопластины и инерционная масса соединены шпилькой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2