Способ измерения ускорения

 

(i!) 5l4242

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.11.74 (21) 2077690/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.76. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 14.06.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 531 768(088 8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

1О. А. Емельянов и Л. В. Храмов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ метров резонатор-. уменьшению диа!назона и разрешающей способности известных конструкций.

Для обеспечения измерения величины и

5 направления ускорения и повышения точности по предлагаемому способу одновременно изменяют величину и направление переменного электрического поля возбуждения резонансEibIx колебаний путем изменения ра!сстояния

10 от пьезоэлемента и площади электродов или угла наклона одного из электродов.

На чертеже представлен вариант устройства, реализующего предлагаемый с!пособ измерения ускорен! я.

15 Пьезоэлемент 1 расположен на диске 2, имеющем возможность поворачиваться относительно оси, проходящей через подшипники

3. Подшипники 3 соединяют диск 2 с кольцом

4, имеющим возможность вращаться относи20 тельно оси 5, Кольцо 4, диск 2 и подшипники

3 выполнены из непроводящего материала.

Таким образом, пьсзоэлемент 1 может занять любое положение !; про!странстве.

Переменное электрическое поле, необходи25 мое для возбуждения механических колебаний пьезоэлемен г1, создается электродом 6, имеющим форму говерхности, образуемой вращением элл!тпса вокруг его большой оси, и электродом 7 через емкостную связь с по30 лым, тонкостенным металлическим шариком

Изобретение отно. ится к области радиотехни)еи и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и приборостроении.

Известны датчики ускорения, основанные на методах разбалансировки моста в результате смещения в пространстве рабочего тела в момент воздействия ускорения. Под рабочим телом могут подразумеваться жидкость (1) и твердое тело (2) .

Общим недостатком мостовых методов является то, что в цепях моста имеются элементы (емкости, резисторы и т, д.), электрические характеристики которых сравнительно .сильно и необратимо во времени изменяются, что ведет к возрастающим погрешностям в измерении ускорения.

Известен !пьезоэлектрический способ детектирования и измерения ускорения, при котором наличие ускорения определяется по изменению частоты пьезоэлектрического резонатора. При этом источником изменения частоты является деформация пьезоэлемента под действием механического усилия (3).

Недостатком этого способа является наличие остаточных механических деформаций в системе крепления пьезоэлемента в результате механического воздействия на него, что ведет к увеличению погрешности измеряемых ускорений, изменению эквивалентных пара(51) М. Кл.2 С 01Р 15, 08

514242

Формула изобретения

30

45

Составитель Н. Граникова

Техред Е. Подурушина Корректор 3. Тарасова

Редактор С. Хейфиц

Заказ 1308/14 Изд. № 1328 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

8, плавающим на поверхности непроводящей жидкости 9 во время воздействия ускорения.

Жидкость 9 заключена в чашку 10, герметически изолирована от внешней среды диском

2 и,покрыта заземленной металлической пленкой, играющей роль экрана и защищающей пьезоэлемент 1 и электрод 7 от взаимодействия с тыльной стороны с электродом 6.

Все поверхности и детали внутри чашки 10 должны быть несмачиваемыми по отношению к жидкости 9. Стабилизация расположения шарика 8 относигельно пьезоэлемента 1 осуществляепся при помощи стоек 11. Электроды 6 и 7 пропущены через изоляторы 12 и соединены с автогенератором 13, выход которого соединен .с частотомером 14. Центр тяжвсти 15 системы, содержащей пьезоэлемент

1, диск 2 и чашку 10 с жидкостью 9, не совпадает .с геометрическим центром ди ска 2 и кольца 4. Это позволяет пьезоэлементу во время воздействия ускорения занимать единс пвенно возможное положение в зависимости от направления ускорения. Несовпадение геометрического центра диска 2 с осями эллипса обеспечивает неповторимость взаимного p Blcположения электродов 6 и 7.

При воздействии ускорения плоскость пьезоэлемента ориентируется, перпендикулярно направлению вектор а ускорения, тем самым создавая конкретную пространственную ситуацию величины и направления переменного электрического поля, образуемого взаимным расположением электродов 6 и 7. Эгому со стоянию,соответствует единственное конкретное значение частоты. Кроме того, при изменении величины ускорения, действующего в данном направлении, |плавающий в жидкости 9 шарик 8 будет перемещаться между электродом 7 и пьезоэлементом 1, изменяя одновременно величину и направление электрического,поля возбуждения в зависимости ст изменения ра сстояния от пьезоэлемента 1 и электрода 7 до шарика 8. Таким образом, каждой величине и каждому направлению ускорения соответствует определенная величина и определенное направление переменного электрического возбуждающего поля, от которого, в конечно 1 итоге, зависит ча стота генерируемых механических колебаний пьезоэлемента.

Спосоо измеренич ускорения путем определения частоты резонансных колебаний пьезо5 электрической колебательной системы, по изменению которой, судят об искомой величине, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения измерения величины и направления ускорения и повышения точности, одновременно

10 изменяют величину и направление переменного электрического поля возбуждения резонансных колебанчй путем изменения расстояния от пьезоэлемента и площади электродов или угла наклона одного из электродов.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. ABT. св. ¹ 365651, кл. G 01р 15/08, 1971.

2. Авт. св. № 375556, кл. G Olp 15/08, 1970.

20 3. Патент США ¹ 3386292, кл. 73 — 517, 19.