П’єзоелектричний акселерометр

П'єзоелектричний акселерометр, що містить чутливий елемент із п'єзоелектричного матеріалу, основу і стояк, який відрізняється тим, що чутливий елемент виконаний у вигляді сегментів порожнистого п'єзокерамічного циліндра, стояк виконаний у вигляді циліндра, сегменти закріплені на стояку рівномірно по колу і число їх вибрано парним Винахід належить до вимірювальної техніки, зокрема, до приладів для вимірювання ЛІНІЙНИХ та вібраційних прискорень Відомий п'єзоелектричний акселерометр, який містить один чи декілька п'єзоелементів, інерційну масу, основу (див Электрические измерения неэлектрических величин Л Энергия 1975, стр 283, рис 11 9) Недоліком цього акселерометра є порівняно невелика чутливість, а також значна поперечна чутливість Відомий п'єзоелектричний акселерометр, що містить монолітний чутливий елемент із п'єзоелектричного матеріалу з аморфними і поляризованими зонами, а також з електродами, що нанесені на поверхню поляризованих зон чутливого елемента (див Янчич В В , Крамаров О П , Кравцов Б А Монолитные пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи В сб "Пьезоэлектрические материалы и преобразователи", изд Ростовского Университета, 1976, стр 161-163, см также а с СССР №472567 Б И , 1975, №34) Недоліком цього акселерометра є порівняно складність конструкції і значна поперечна чутливість Відомий п'єзоелектричний акселерометр з фірмовою маркою "Delta Shear", що виготовляється фірмою "Bruel & Kjer" (Данія), який містить чутливий елемент у вигляді трьох пластин, три інерційних маси, пружний елемент у вигляді розрізного кільця, стояк та основу (див Пьезоэлектрические акселерометры и пред усилители, Справочник по теории и эксплуатации, "ВгмеІ & Kjer" 2850 Нэ-рум, Дания, 1987, рис 2 1 стр 16, рис 2 5 стр 28) Вказаний акселерометр найбільш близький до того, який заявляється, по технічній сутності і обраний як прототип Недоліком цього акселерометра є порівняно велика поперечна чутливість, що виникає через кругову асиметрію конструкції акселерометра (див рис 2 13 стр 39 того ж посилання) і порівняно складну конструкцію В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного акселерометра шляхом зміни форми стійки, форми чутливого елемента і їхнього закріплення в одне ціле Це дозволяє зменшити бічну чутливість акселерометра, а також значно спростити його конструкцію Акселерометр, що пропонується, містять чутливі елементи з п'єзоелектричного матеріалу, основу І СТОЯК ВІДМІННІСТЬ запропонованого акселерометра від прототипу полягає в тому, що чутливий елемент виконаний у вигляді сегментів порожнистого п'єзокерамічного циліндра, стояк виконаний у вигляді циліндра, сегменти закріплені на стояку, рівномірно по колу і число їх вибрано парним Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є спрощення О ю 45704 конструкції і зменшення бокової чутливості аксеЛ63), а також із чотирма чутливими елементами у лерометра вигляді сегментів полого циліндра з внутрішнім діаметром 10, ЗОВНІШНІМ діаметром -15, висотою Експериментальне встановлено (див приве20мм із п'єзокераміки ЦТС-19 дений нижче приклад реалізації винаходу), що саме така форма стійки, чутливого елемента, а Електроди підключалися до підсилювача мартакож їх закріплення спрощує конструкцію і зменки 2650 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр всташує поперечну чутливість новлювався на вібростенд марки 4805 фірми "Bruel & Kjer" і піддався впливові вібрації вздовж Винахід пояснюється кресленням, де 2 ВІСІ циліндра з прискоренням, рівним 1д (9,81м/с ), на фіг Показаний варіант конструкції акселена частоті 100Гц рометра, що пропонується Акселерометр, що пропонується містить чутЧутливість уздовж ВІСІ для розробленого аксе2 ливий елемент 1, який виконаний у вигляді сегмелерометра складала 24 мВ/м/с Поперечна чутнтів порожнистого п'єзокерамічного циліндра, осливість для розробленого акселерометра - менше 2 2 нову 2 і циліндричній стояк 3 Сегменти жорстко 0,1мВ/м/с Для прототипу ВІДПОВІДНО 8МВ/М/С І 2 закріплені на стояку, наприклад, за допомогою 0,8м В/м/с сплаву Розе Таким чином, поперечна чутливість акселерометра, що пропонується, значно зменшена, а його Акселерометр працює наступним чином конструкція спрощена Під ДІЄЮ прискорення, що вимірюється, вздовж ВІСІ зовнішня частина сегментів прагне зміститися відносно внутрішньої частини і стояку утворюючи при цьому на межі між цими частинами механічні напруги Це призводить до появи на поверхнях сегментів електричних зарядів і, ВІДПОВІДНО, електричної напруги, по величині якої можна судити про значення прискорення, що вимірюється Під ВПЛИВОМ поперечних прискорень (тобто під кутом до ВІСІ циліндра) попарно розташовані сегменти утворюють електричні заряди протилежного знака, які компенсуються Таким чином, вдається зменшити поперечну чутливість Примітка Принцип дії п'єзоелектричних акселерометрів є класикою і докладно описаний у підручниках, наприклад, у кн Электрические измерения неэлектрических величин, Л , Энергия, 1975, стр 272-283 Приклад конкретного застосування Був виготовлений акселерометр з діаметром стійки 10 і висотою -30мм (матеріал стійки - латунь ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71