Пьезоэлектрический акселерометр

 

,тте,т4ееа 1 7. 1 % ФФОеее йе

,,риМЬА

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 552562

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19,05.75 (21) 2135137/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30,03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 07.04.77 (51) М. Кл. G 01Р 15/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений (53) УДК 531.768(088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

А. М. Коровин, В. В. Смирнов и П. Г, Соколов (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к приборостроению.

Для измерения ударных и вибрационных ускорений используют пьезоэлектрические акселерометры, выполненные в частности по схеме с предварительным поджатием пьезоэлементов. Пьезоакселерометры обладают паразитной чувствительностью к деформации объекта испытаний, на котором они устанавливаются.

Известен пьезоакселерометр с уменьшенным значением чувствительности к деформации объекта испытаний, выполненный с последовательным включением в цепь пьезоэлементов и симметричным относительно основания них расположением на противоположных сторонах, что также ухудшает динамические характеристики пьезоакселерометра.

Наиболее близким по технической сущности является пьезоэлектрический акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, упругий элемент, чувствительные пьезокерамические элементы с токосъемными поверхностями, выполненными из аквадага. Однако подобный пьезоэлектрический акселерометр обладает значительной чувствительностью к деформации объекта.

Цель изобретения — уменьшение чувствительности акселерометра к деформации объекта.

Это достигается тем, что в каждом пьезоэлементе с противоположных токосъемных сторон выполнены соосные, взаимно пересекающиеся пазы, глубиной не менее 1/3 толщи5 ны пьезоэлемента, причем участки, образуемые углублениями, не поляризованы.

Такое исполнение пьезоэлементов позволяет сохранить достаточно высокой собственную частоту пьезоакселерометра, так как пьезо10 элементы располагаются непосредственно на основании корпуса и жесткость перехода основания — пьезоэлемент остается весьма большой. Вместе с тем уменьшается чувствительность акселерометра к деформации объекта

15 благодаря тому, что при деформации в плоскости основания датчика уменьшаются механические напряжения в пьезоэлементе из-за введения ослабленных сечений малой жесткости, образуемых соосными пазами.

20 На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого пьезоэлектрического акселерометра с предварительным поджатием; на фиг. 2 изображен пьезоэлемент; на фиг. 3 приведена зависимость чувствительности пьезоакселеро25 метра к деформации от глубины пазов.

Пьезоэлектрический акселерометр закреплен на объекте испытаний 1, например, при помощи резьбового хвостовика. К основанию

2 корпуса поджимаются пьезоэлементы 3, то30 косъемник 4, инерционная масса 5 посредст 552562 вом пружины 6 и крышки 7. В пьезоэлементе

3 с противоположных токосъемных сторон выполнены соосно взаимно пересекающиеся пазы 8. На токосъемных поверхностях пьезоэлемента нанесены электроды 9, например, путем вжнгания.

Работает акселерометр следующим образом.

Ускорение объекта в направлении оси акселерометра создает продольные механические напряжения в пьезоэлементах 3. На токосъемных поверхностях пьезоэлементов возникают электрические заряды, которые могут быть зарегистрированы.

Деформация объекта в плоскости основания акселерометра передается через основание 2 пьезоэлемента 3. В пьезоэлементах 3 могут возникнуть напряжения изгиба, сжатия, растяжения, и на токосъемных поверхностях появятся пропорционально механическим напряжениям электрические заряды.

Пьезоэлементы, выполненные согласно изобретению, испытывают наибольшие деформации в неполяризованных, образуемых пазами

Ь, участках. 11оляризованные участки пьезоэлемента при этом испытывают меньшие механические напряжения, тем самым снижается чувствительность акселерометра к деформации объекта.

Характер экспериментальной зависимости чувствительности пьезоакселерометра к деформации от глубины выполненных пазов в общем случае представлен на фиг. 3, где (— чувствительность к деформации пьезоакселерометра, b — глубина паза, h — толщина пьезоэлемента.

Наибольшее уменьшение чувствительности к деформации у пьезоакселерометров проявляется при выполнении пазов глубиной, начиная с 1/3 толщины пьезоэлемента. У пьезоэлементов в форме диска (диаметр 7 мм, толщина 08 мм), у которых с обеих сторон были

10 выполнены по 5 взаимно пересекающихся пазов на глубину 0,3 мм, чувствительность к деформации уменьшилась в 10 — 15 раз. 1 аким образом, имеет место характер постоянного уменьшения деформационной чув15 ствительности пьезоакселерометра с увеличением глубины выполненных в пьезоэлементе пазов.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий,корпус, упругий элемент, инерционную массу и пьезокерамические чувствительные

25 элементы, на токосъемные поверхности которых нанесены электроды, отличающийся тем, что, с целью уменьшения чувствительности акселерометра к деформации объекта, в каждом пьезоэлементе с противоположных то30 косъемных сторон выполнены соосные взаимно пересекающиеся пазы глубиной не менее

1/3 толщины пьезоэлемента, причем участки, образуемые углублениями, не поляризованы.

552562

Составитель Н. Граникова

Техред А. Камы шникова Корректор Л. Денискина

Редактор С. Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 685/18 Изд. № 310 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4(5