П’єзоелектричний акселерометр

П'єзоелектричний акселерометр, що містить циліндричний монолітний чутливий елемент із п'єзокерамічного матеріалу з аморфними і поляризованими зонами, а також електроди, що нанесені на поверхню поляризованих зон чутливого елемента, який відрізняється тим, що чутливий елемент виконаний у вигляді полого п'єзокерамічного циліндра, установленого на підставці з циліндричним виступом, поляризована зона розташована у внутрішній частині циліндра, а електроди розміщені на торцевих поверхнях поляризованої зони 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 з фірмовою маркою "Delta Shear", що виготовляється фірмою "Bruel & Kjer" (Данія), який містить три п'єзоелемента, три інерційних маси, пружний елемент, стійку та основу (див Пьезоэлектрические акселерометры и предусилители Справочник по теории и эксплуатации, "Bruel & Kjer" 2850 Нэрум, Дания, 1987, рис 2 1 стр 16, рис 2 5 стр 28) Недоліком цього акселерометра є велика поперечна чутливість, що виникає через кругову асиметрію конструкції акселерометра (див рис 2 13 стр 39 того ж посилання) 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 У сб "Пьезоэлектриче ские материалы и преобразователи", изд Ростовского Университета, 1976, С 161-163, см также а с СССР № 472567 Б И , 1975, № 34) Вказаний акселерометр найбільш близький до того, який заявляється, по технічній сутності і вибраний як прототип Недоліком цього акселерометра є порівняно складна конструкція і значна поперечна чутливість В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного акселерометра шляхом зміни форми монолітного чутливого елемента і поляризованих зон, топографії розміщення електродів, а також використання основи з виступом, на якому встановлений п'єзоелемент Це дозволяє спростити конструкцію і зменшити поперечну чутливість акселерометра Акселерометр, що пропонується, містить монолітний чутливий елемент із п'єзокерамічного матеріалу з аморфними і поляризованими зонами, а також електроди, що нанесені на поверхню поляризованих зон чутливого елемента ВІДМІННІСТЬ запропонованого акселерометра від прототипу полягає в тому, що чутливий елемент виконаний у вигляді полого п'єзокерамічного циліндра, який встановлений на основі з циліндричним виступом, поляризована зона розташована у внутрішній частині циліндра, а електроди розташовані на торцевих поверхнях поляризованої зони Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхід (О 46274 обидва боки Осі циліндра утворює електричні ною, а всі разом - достатніми для досягнення техзаряди протилежного знака, і ці заряди компенсунічного результату ються Таким чином, вдалося зменшити поперечну Технічним результатом винаходу є спрощення чутливість конструкції і зменшення поперечної чутливості Примітка Принцип дії п'єзоелектричних аксеакселерометра лерометрів є класикою і докладно описаний у підЕкспериментальне встановлено (див приверучниках, наприклад, у кн Электрические измедений нижче приклад реалізації винаходу), що рения неэлектрических величин - Л Энергия, саме така форма реалізації чутливого елемента, 1975 -С 272-283 розташування аморфної і поляризованої зон і електродів спрощує конструкцію і зменшує поперечну При розміщенні електродів 4, 5 на торцевих чутливість поверхнях циліндра чутливість акселерометра залежить тільки від п'єзомодуля п'єзокерамічного Винахід пояснюється кресленням, де матеріалу, який застосовувався на фіг показаний варіант конструкції акселерометра, що пропонується Приклад конкретного застосування Акселерометр, що пропонується, містить циліБув виготовлений акселерометр із циліндричндричний монолітний чутливий елемент 1, виконаним п'єзоелементом із ЗОВНІШНІМ діаметром 15, ний із п'єзокерамічного матеріалу з аморфною 2 і внутрішнім - 5 і висотою 8мм із п'єзокераміки ЦТСполяризованою 3 зонами, а також електродами 4, 19 На торцевих поверхнях циліндра були нанесені 5, що нанесені на торцеві поверхні поляризованої електроди у вигляді кільця з ЗОВНІШНІМ діаметром зони чутливого елемента Поляризована зона З 10мм розташована у внутрішній частині циліндра ЧутАкселерометр підключався до підсилювача ливий елемент встановлений на основі 6 із цилінмарки 2650 фірми "Bruel & Kjer" дричним виступом 7 Акселерометр встановлювався на вібростенд Акселерометр працює наступним чином марки 4805 фірми "Bruel & Kjer" і піддався впливові вібрації вздовж осі циліндра з прискоренням, рівПід ДІЄЮ прискорення, яке вимірюється, ним 1д (9,81м/с2), на частоті 100Гц вздовж осі чутливого елемента 1 аморфна зона 2 прагне зміститися відносно поляризованої зони З, Чутливість уздовж осі для розробленого аксеутворюючи при цьому на межі між ними механічні лерометра складала 31мВ/м/с2 Поперечна чутлинапруги Це призводить до появи на електродах 4, вість для розробленого акселерометра - менше 5 поляризованої зони електричних зарядів і, ВІДПО2,2мВ/м/с2 Для прототипу ВІДПОВІДНО 26МВ/М/С 2 І ВІДНО, електричної напруги, по величині якої можна 18м В/м/с2 судити про прискорення, яке вимірюється Таким чином, поперечна чутливість акселерометра, що пропонується, зменшена, а його консПід ВПЛИВОМ поперечних прискорень (тобто під трукція спрощена кутом 90° до осі циліндра) поляризована зона по ФІГ. 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