Датчик ударных ускорений
5С -.
ПАП.. бн >ко; е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
- Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. )(л,2
G 01 Р 15/08 (22) Заявлено 05.12.77 (21) 2550488/18-10 с присоединением заявки ¹Государственный комитет
СССР по делам изобретений и, открытий (23) Приоритет(53) УДК
531 768 (088 8) Опубликовано 2505.79. Бюллетень ¹ 19
Дата опубликования описания 250579 (72) Авторы изобретения
Л.Д.Гик и Н.И.Держи (71 ) ЗаяВИтЕЛВ Институт геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР и Новосибирский государственный университет (54) ДАТЧИК УДАРНЫХ УСКОРЕНИЙ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мощных механических ударов.
Известны датчики ускорений пьезоэлектрического типа„ содержащие корпус, пьезоэлемент и инерционную массу, а также калибровочное устройство (1) и (2) .
Наличие калибраторов в известных конструкциях дает возможность повысить точность измерения, но только для измерений вибраций, а не ударных воздействий. Использование этих констРукций при ударных. воздействиях в целях калибровки невозможно, так как калибровка датчиков должна производиться при воздействии периодического измеряемого ускорения, что исключает использование подобного калибратора для калибровки датчика, измеряющего ударные, т.е. импульсные ускорения.
Акселерометр может бить калиброван без воздействия измеряемого ускорения, однако при калибровке этим методом проверяется только чувствительность йьезоэлемента к статической деформации, а не чувствительность датчика в целом как механической сис-ЗО темы к импульсным ускорениям. Таким образом, этот метод калибровки также не пригоден для калибровки датчиков, измеряющих импульсные ускорения, так как не позволяет получить частотные характеристики датчиков.
Кроме того, в вышеуказанных датчиках, имеющих калибровочное устройство, использовано клеевое соединение элементов датчика, что снижает механическую прочность пьезоэлемента, так как в нем создаются эначительйне механические наПряжения вследствие усадки клея в процессе его отвердевания.
Наиболее близким по технической сущностй к изобретению является пьезоэлектрический датчик, содержащий корпус, инерционную массу и пьезоэлемент с нанесенными электродами, выполненный по схеме с предварительным поджатием упругим элементом (3). . Основной недостаток датчиков с поджатым пьезоэлементом — несовершенство контактных поверхностей пьезоэлектрического элемента и корпуса, пьезоэлемента и инерционной массы (шероховатости, неплоскость).Контакт происходит не по всей поверхности, а в ее отдельных тбчках. Это приводит
3 бб4104 4 к повышенной концентрации напряжений ет через некоторое время все дефекты в этих точках и, следовательно, к они- контактных поверхностей. Таким ображению верхнего предела допустимых зом, ударные нагрузки распределяются ускорений, что и ограничивает свер- по всей площади пьезоэлемента, и это ху диапазон измеряемых величин. повышает ударопрочность датчика.
Для датчика характерна низкая точ- .Дальнейшее повышение точности при ность измерений за счет разрушения 5 мощных ударах до=тигается применением контактной поверхности, так как вслед калибратора, который работает следуствие разрушения меняется механичес- ющим образом. Через проводящий виток кая резонансная частота всего датчи- пропускается импульс тока,- напрмер, ка, а это, в свою очередь, приводит путем разряда конденсатора через нек изменению чувствительности датчика 10 го. В инерцйонной массе, плоская часть в целом и к снижению точностй. При которой параллельна витку, наводится увелйчении верхнего предела измеряе- ток, обратный по знаку току, текущемых ускорений точность измерений сни-, му по витку (согласно закону Ленца), l жается еще и за счет того, что под отталкивание антипараллельных токов действием мощных механических ударов 15 с общает инерционной массе механичеспроисходит изменение пьезоэлектри- .кий импульс, что эквивалентно нанесеческих свойств элемента, что требует нию удара. Точность калибровки с,порегулярной калибровки датчика. мощью такого устройства обусловлена целью изобретения является расин- точностью воспроизведения характерение диапазона измеряемых ускорений jg ристик импульса тока, обусловленной и повышение точности измерений, а так- в свою очередь стабильностью геометже упрощенйе конструкции прибора.: рических размеров датчика и параметЭто достигается тем, что в датчик, Ров электрической цепи, т.е. величи- содержащий корпус, пьезоэлемент с на- ны конденсатора и величины первона" несенными электродами и инерцйонную " . чального напряжения на нем. массу, прижатые к корпусу упругим элементами, введен калибровочнйй узел, выполненный в виде катушки индуктив- . l. Датчйк ударных ускорений, соности, размещенной над ийерционной дерЫщйй корпус, пьезоэлемент с намассой:соосно с пьезоэлементом и от- " несеяными электродами и инерционную деленной от корпуса и йнерционной массу, прижатые к .корпусу упругим масси, являющейся токовыводом, изо- элементом, о -т л и ч а ю шийся лирующими прокладками, а электроди тем, что, с целью повышения точности, выполнены из текучего материала. при расширения диапазона измерения и упэтом катушка индуктивности вйполнена" Рождения конструкции, в него введен в виде незамкнутого витка и совмеще" З8 калибровочный узел, выполненный в вина с упругим элементом в Форме таре« де катушки индуктйвности, размещенной льчатой пружини, разрезанной вдолЬ- над инерционной массой соосно с пьесвоей образующей. . :.:,зоэлементом и отделенной от корпуса
На чертеже схематически изображен: и инеРционной массы, являющейся токопьезоэлектрический датчик ударных ус- 40 выводом, изолирующими прокладками, .корений. -. - . " а электроды выполнены из текучего
" Датчик ударных ускорений содер- Материала. жит корпус 1, электроды 2 из текуче- 2. Датчик по п. 1, о т л и ч а юго материала, пьезоэлемент 3, Ынер- tii и и с я тем, что катушка индуктив ционную,массу, одновременно являющу- 45 ности выполнена в виде незамкнутого юся токовыводом 4, тарельчатую пружи- витка и совмещена с упругим элементом ну 5, разрезанную вдоль образующей в Форме тарельчатой пружины, разреизолирующие прокладки б и 7, стопорное занной вдоль своей образующей. кольцо 8 и припаянные к пруяййе "про- Источники инФормации, принятые вода 9. во внимание при экспертизе
Работа датчика основана на преобра- . 1. Авторское свидетельство СССР зозании механических напряжений m е- 9 344359, кл. G 01 P 15/08, 1970. зоэлемейта, вызванных действием при- 2. Авторское свидетельство СССР ложенных ускорений, в электрический i9 502333, кл. G 01 Р 15/08, 1973. сйгнал-аналог. Материал текучих про- . 3. Пеллинец В.С. Измерение ударных кладок, будучи под нагрузкой, заполня-5" ускорений. М., 1975, с. 185.
664!04
Составитель Н.Мараховская
Редактор Т.Клюкина Техред Н.Бабурка Корректор И.Муска
Заказ 29В5/43 Тираж 1089 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитата СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, _#_-35р Раумская наб.,д.4/5
Филиал nllII Патент > r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4
