Пьезоэлектрический преобразователь ускорения

 

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ

7I8789

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сви (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2601

М. Кл 2

G 01Р 15/08 с присоединением заявки

ГосУдарственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.80. Бю (45) Дата опубликования опис

УДК 531.768 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Н. К. Ерофеев (71) Заявитель Ленинградский ордена Красного Знамени механический институт (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к акселерометрам с пьезоэлектрическими преобразователями.

Известные акселерометры с пьезоэлек- 5 трическими преобразователями имеют неравномерную амплитудно-частотную характеристику с сильно выраженным резонансом, что при измерении быстроменяющихся ускорений приводит к значительным дина- 10 мическим погрешностям. При измерении медленно меняющихся в широком диапазоне ускорений с одновременным требованием высокой чувствительности для перекрытия всего диапазона измеряемых ускорений 15 приходится прибегать к использованию набора из нескольких пьезопреобразователей (1 — 3).

Наиболее близкое к изобретению техническое решение — акселерометр (3), содер- 20 жащий консольно закрепленный в корпусе пьезоэлемент с электродами, инерциенную массу, присоединенную к свободному концу пьезоэлемента, и усилитель, связанный с электродами. 25

Это устройство из-за сильно выраженной резонансной характеристики имеет ограниченный частотный диапазон измеряемых ускорений.

Цель изобретения — повышение динами- 30 ческой точности пьезоэлектрического преобразователя ускорений.

Указанная цель достигается тем, что в него введено корректирующее звено, включенное между выходом усилителя и дополнительными электродами, закрепленными на пьезоэлементе.

На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 — то же, вариант.

Преобразователь содержит корпус 1, пьезоэлемент 2, инерционную массу 3, основные электроды 4, 5, дополнительные компенсационные электроды 6, 7, усилитель 8 и корректирующее звено 9 обратной связи.

Корректирующее звено представляет собой, например, соединенные входными цепями дифференцирующую цепочку и инвертирующий усилитель, выходы которых подключены на соответствующие входы сумматора.

В другом варианте устройства (фиг, 2) трубчатый пьезоэлемент 1, закрепленный в корпусе 2, имеет один сплошной цилиндрический внутренний электрод 3, являющийся общим для расположенных снаружи симметрично основного электрода 4 и компенсационного 5. Для упрощения графической части на фиг. 2 не показаны инерционная масса, усилитель и корректирующее звено обратной связи, 718789

Пьезоэлектрический преобразователь ускорения работает следующим образом.

При появлении ускорения (фиг, 1) инерционное усилие от инерционной массы 3 сжимает (растягивает) пьезоэлемент 2.

Вследствие поперечного пьезоэффекта на электродах 4 и 5 возникают электрические заряды, создающие напряжение на входе усилителя 8. Усиленный усилителем 8 сигнал через корректирующее звено обратной связи 9 поступает на дополнительные корректирующие электроды 6 и 7 пьезоэлемента 2. Между электродами 6 и 7 возникает электрическое поле, которое вследствие обратного пьезоэффекта обеспечивает удлинение (сжатие) пьезоэлемента 2, реализуя тем самым отрицательную обратную связь.

В результате при указанном выше корректирующем звене происходит как бы повышение механической жесткости пьезоэлемента, и увеличение его собственной частоты (при соответствующем снижении коэффициента преобразования) и осуществляется дополнительное демпфирование пьезоэлемента. Корректирующее звено может быть выполнено многодиапазонным с различным функциональным набором корректирующих цепей и возможностью переключения измерительного преобразователя в целом на наиболее выгодный, с точки зрения точностных параметров, режим работы.

Таким образом, происходит коррекция амплитудно-частотной характеристики первичного преобразователя и следовательно повышение динамической точности, а так5 же создаются условия для расширения рабочего диапазона частот измеряемых ускорений и улучшения динамических характеристик всего измерительного преобразователя в целом.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь ускорения, содержащий консольно закрепленный в корпусе пьезоэлемент с электродами, 1я инерционную массу, присоединенную к свободному концу пьезоэлемента, усилитель, связанный с электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения динамической точности, в него введено корректирующее звено, включенное между выходом усилителя и дополнительными электродами, закрепленными на пьезоэлементе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 116713, кл. G 01Р 15/08, 1957.

2. Авторское свидетельство СССР № 119690, кл. G 01Р 15/08, 1958, 3. Гик Л. Д. Измерение вибраций. «Наука», Новосибирск, 1972, с. 189, 195 (прототип) .

718789

Фиг. 2

Составитель К. Лукомский

Техред В. Серякова

Корректор В. Дод

Редактор Т. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2922/11 Изд. Мв 172 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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