Устройство для измерения параметров движения

 

ОП ИСАНИЕ

M 30SP KTE H H$I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресяублим (iii994998 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29.09.81 (2! ) 3343490j18-10 с присоединением заявки № (28) Приоритет (5 Ф ) М. Кл.

G 01 P 15/09

1ооударстесниый комитет

СССР.ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.02.83. бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 07.02,83 (53) УДК 531.768 (088.8) (?2) Авторы изобретения (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано на подвижных объектах и в метрологии для прецизионного измерения параметров движения.

Известно устройство лля измерения перегрузок, содержащее корпус. инерпионное тело, пьезоэлемент с электродами, соединенными с усилителем, динамический корректор и дополнительный пьезоэлемент с электродами, жестко связанный с корпусом и инерционным телом, причем электроды дополни тельного пьезоэлемента соединены с выходом динамического корректора, вход которого связан с выходом усилителя (11.

Недостатком этого устройства является

cpRsHHTcJlbHo невысокая точность измерения, обусловленная малым коэффициентом преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому .является устройство, содержащее корпус, в котором расположены инерционный элемент и ньэеозлемент с электродами, подключенными к электронному возбудителю (2) .

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая точность измерения, обусловленная невысоким коэффициентом нреобраэования.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что

10 в устроистве для измерения, параметров движения установлен инерционный элемент с возможностью перемещения и задемпфирован, при этом один из электродов размещен на инерционном элементе паралельно первой

35 главнои грани пьезоэлемента, второй электрод выполнен с переменной IIo сечению массой, распределенной по площади второй грани . пьезоэлемента. го

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения параметров движения содержит корпус 1, упругий подвес 2, чувствительный элемент 3, демпфер 4, пьезоэлемент 5, не3 994998 подвижный электрод 6, подвижный электрод

7, электронный возбудитель 8, проводники 9 и интегратор 10, Кроме того, на чертеже изображена ось чувствительности AA и ось исходного положения 00 .

На корпусе 1 с помощью yrtpyroro подвеса 2 укреплен чувствительный элемент 3, перемещение которого демпфируется с помощью дсмпфера 4. 16

На корпусе 1 . установлен пьезоэлемент 5, на одной главной грани которого нанесен неподвижный электрод 6 в виде инерционного тела, имеющего переменную по сечению массу, распределенную по плошади главной 15 грани. На чертеже показан неподвижный электрод 6, имеющий трехступенчатую форму (продольное сечение). Плошадь средней ступеньки неподвижного электрода 6 равна площади подвижного электрода 7, закрепленного на чувствительноьг элементе 3 у противоположной главной грани пьезоэлемента 5. Неподвижный электрод 6 и подвижный электрод 7 подключены к электронному возбудителю 8 с помощью проводников 9. Выход электронного возбудителя 8 соединен с интегратором

10.

Работа предлагаемого устройства основана на масса-эффекте резонирующего пьезоэлектрического кристалла. 30

В исходном положении 00 чувствительный элемент 3 устанавливается(с постоянным зазором относительно главной грани пьезоэлемента 5) таким образом, чтобы проекция площади подвижного электрода 7 совпала с площадью средней ступеньки электрода б.

35 (Часть объема пьезоэлемента 5 и неподвижного электрода 6, заключенного между подвижным электродом 7 и неподвижным электродом 6, образует при возбуждении пьезо40 электрических колебаний локализованную зону — колеблющуюся зону, вне этой зоны пьезоэлектрические колебания отсутствуют) .

Ось чувствительности АА устройства ориентируется вдоль направления движения

45 объекта, в котором действует перегрузка (на чертеже показана стрелкой).

В пьезоэлементе 5 (в локализованной зоне) возбуждают пьезоэлектрические колебания типа сдвига по толщине.

При действии перегрузки в направлении

АА чувствительный элемент перемещается в направлении АА . В соответствии с перемеI щением поцвижного электрода 7 смещается

4 локализованная зона, в ко(орой величина массы неподвижного электрода 6 увеличивается (добавляется масса от "толстой" ступеньки). В силу действия масса-эффекта частота пьезоэлектрических колебаний уменьшается про1юрционбльно изменению массы. С электронного возбудителя 8 колебаний на интегратор 10 поступает электрический сигнал, частота которого меньше исходной (при неподвижном объекте) .

Интегратор 10 регистрирует величины ускорения, скорости и пути в зависимости от перемешения подвижного электода 7, При действии перегрузки в обратном направлении, противоположном направлению

; стрелки, локализованная зона пьезоэлемента 5 смешается в противоположную сторону. Величина массы неподвижного электрода 6 в локализованной зоне пьезоэлемента 5 уменьшается (за счет части массы "тонкой" ступеньки). Частота пьезоэлектрических колебаний в локализованной зоне увеличивается. С электронного возбудителя 8 колебаний на интегратор 10 поступает электрический сигнал с большей частотой колебаний. Инте ратор

10 регистрирует величину ускорения, скорости и пути объекта в зависимости с измененной величиной перегрузки.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров движения, содержащее корпус, в котором расположены инерционный элемент и пьезоэлемент с двумя электродами, подключенными к электронному возбудителю, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, инерционный элемент установлен с возможностью перемещения и задемпфирован, при этом один из электродов размещен на инерционном элементе параллельно первой главной грани пьезоэлемента, а второй электрод выполнен с переменной по сечению массой, распределенной по плошади второй главной грани пьезоэлемента.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР No 794539, кл. G 01 Р 15/09, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке

И 2717411, кл. G 01 P 15/09, 1979 (прототип).

994998

Составитель Н.. Мараховская

Техред M.Hàäü Корректор О. Билак

Редактор А. Шандор

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 631/29 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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