П’єзоелектричний акселерометр

П'єзоелектричний акселерометр, що містить монолітний чутливий елемент із п'єзокерамічного матеріалу, а також електроди, що нанесені на поверхню чутливого елемента, який відрізняється тим, що чутливий елемент виконаний у вигляді порожнистого п'єзокерамічного циліндра, який встановлений на основі з циліндричним виступом, а електроди розташовані на циліндричних поверхнях циліндра 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, стояк та основу (див Пьезоэлектрические акселерометры и пред усилители, 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 "Пьезоэлектрические материалы и преобразователи", изд Ростовского Университета, 1976, стр 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 в якості прототипу 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 Крім того, при розміщенні електродів на циліндричних поверхнях чутливого елемента вдається збільшити чутливість акселерометра в робочому напрямку Акселерометр, що пропонується, містить монолітний чутливий елемент із п'єзокерамічного матеріалу, 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 порожнистого п'єзокерамічного циліндра, який встановлений на основі з циліндричним виступом, а електроди розташовані на циліндричних поверхнях циліндра Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є спрощення (О 46299 ручниках, наприклад, у кн Электрические измеконструкції і зменшення поперечної чутливості рения неэлектрических величин, Л , Энергия, акселерометра 1975, стр 272-283 Експериментальне встановлено (див привеПри розміщенні електродів 2, 3 на циліндричдений нижче приклад реалізації винаходу), що них поверхнях чутливого елемента 1 чутливість саме така форма реалізації чутливого елемента, а акселерометра залежить від довжини циліндра і також розміщення електродів спрощує конструкцію збільшується порівняно з прототипом (див Куді зменшує поперечну чутливість ряшов Э А и др Поперечные пьезоэлементы для Винахід пояснюється кресленням, де датчиков силы и давления Приборы и системы - на фіг показаний варіант конструкції акселеуправления, 1989, № 9, стр 9 См также аналог 2 рометра, що пропонується - акселерометр "Bruel & Kjer") Акселерометр, що пропонується, містить циліндричний монолітний чутливий елемент 1, виконаПриклад конкретного застосування ний із п'єзокерамічного матеріалу, а також електБув виготовлений акселерометр із циліндричродами 2, 3, що нанесені на циліндричні поверхні ним п'єзоелементом із ЗОВНІШНІМ діаметром 15, чутливого елемента Чутливий елемент встановвнутрішнім - 5 і висотою 8мм із п'єзокераміки ЦТСлений на основі 4 із циліндричним виступом 5 19 Електроди були нанесені на циліндричні поверхні циліндра Акселерометр працює наступним чином Під ДІЄЮ прискорення, яке вимірюється, Акселерометр підключався до підсилювача вздовж ВІСІ чутливого елемента 1 область цилінмарки 2650 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр дра, що знаходиться поза основою 4 прагне змісвстановлювався на вібростенд марки 4805 фірми титися вздовж ВІСІ, утворюючи при цьому механічні "Bruel & Kjer" і піддався впливові вібрації вздовж напруги Це призводить до появи на електродах 2, ВІСІ циліндра з прискоренням, рівним Ід (9,81м/с2), З електричних зарядів і, ВІДПОВІДНО, електричної на частоті 100Гц напруги, по величині якої можна судити про приЧутливість уздовж ВІСІ для розробленого аксескорення, яке вимірюється лерометра складала 92мВ/м/с2 Поперечна чутливість для розробленого акселерометра - менше Під ВПЛИВОМ поперечних прискорень (тобто під 5,7мВ/м/с2 Для прототипу ВІДПОВІДНО 26МВ/М/С 2 І кутом 90° до ВІСІ циліндра) внутрішня і зовнішня 18м В/м/с2 області циліндра утворюють електричні заряди протилежного знака, і ці заряди компенсуються Таким чином, поперечна чутливість акселероТаким чином, вдалося зменшити поперечну чутлиметра, що пропонується, значно зменшена, а вість конструкція спрощена, причому була значно збільшена його чутливість Примітка Принцип дії п'єзоелектричних акселерометрів є класикою і докладно описаний у під 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