П’єзоелектричний акселерометр

П'єзоелектричний акселерометр, що містить чутливий елемент, який виконаний у вигляді біморфного елемента, що складається з п'єзоелемента і металевої мембрани, інерційної маси, яка закріплена на біморфному елементі, корпус, який відрізняється тим, що акселерометр обладнаний другим біморфним елементом і інерційною масою, а також тягою, що з'єднує біморфні елементи з боку металевих пластин, біморфні елементи закріплені в корпусі по твірній, п'єзоелементи закріплені на мембранах різнополярними електродами і з'єднані послідовно, інерційні маси закріплені на п'єзоел є ментах 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 чутливий елемент, який виконаний у вигляді біморфного елемента, що складається з п'єзоелемента і металевої мембрани, інерційну масу, яка закріплена на біморфному елементі, корпус (див а с СССР № 634493, Б И , 1978, № 43) Вказаний акселерометр найбільш близький до того, який заявляється, по технічній сутності і вибраний як прототип Недоліком цього акселерометра є значна поперечна чутливість і вузький частотний діапазон В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного акселерометра шляхом введення другого біморфного елемента й інерційної маси, тяги, що з'єднує біморфні елементи, і закріплення біморфних елементів у корпусі по твірній Це дозволяє зменшити поперечну чутливість акселерометра, а також розширити частотний діапазон Акселерометр, що пропонується, містить чутливий елемент, який виконаний у вигляді біморфного елемента, що складається з п'єзоелемента і металевої мембрани, інерційної маси, яка закріплена на біморфному елементі, корпус ВІДМІННІСТЬ акселерометра, що пропонується, від прототипу полягає в тому, що акселерометр обладнаний другим біморфним елементом і інерційною масою, а також тягою, що з'єднує біморфні елементи з боку металевих пластин, біморфні елементи закріплені в корпусі по твірній, п'єзоелементи закріплені на мембранах різнополярними електродами і з'єднані послідовно, інерційні маси закріплені на п'єзоел є ментах Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом винаходу є зменшення поперечної чутливості акселерометра і розширення частотного діапазону Експериментально встановлено (див приведений нижче приклад реалізації винаходу), що введення другого біморфного елемента й інерційної маси, тяги, що з'єднує біморфні елементи, і закріплення біморфних елементів у корпусі по твірній зменшує поперечну чутливість, розширює частотний діапазон Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг 1 показаний варіант конструкції акселерометра, що пропонується, на фіг 2 показана схема з'єднання п'єзоелеме 1 (О (О 46267 системи, тобто розширює робочий діапазон часНТІВ, тот на фіг 3 показані діаграми спрямованості прототипу і акселерометра, що пропонується Крім того, використання двох біморфних елеАкселерометр, що пропонується (фіг 1) місментів, відповідне розташування і з'єднання п'єзотить чутливий елемент у вигляді двох біморфних елементів підвищує осьову чутливість елементів, що складаються з металевих мембран Приклад конкретного застосування 1, 2 і п'єзоелементів 3, 4, містить інерційні маси 5, Був виготовлений акселерометр із двома бі6, які закріплені на п'єзоелементах, тягу 1, що морфними елементами, кожний із який складаз'єднує біморфні елементи з боку металевих мемється з пластини діаметром 20 і товщиною 0,3мм бран, а також корпус 8, у якому біморфні елементи із пів твердої латуні Л63 і п'єзоелемента діаметром закріплюються по твірній П'єзоелементи закріп15 і товщиною 0,3мм із п'єзокераміки ЦТС-19, які лені на мембранах із боку електродів протилежної попарно з'єднані за допомогою сплаву Розе, двох полярності П'єзоелементи з'єднані послідовно інерційних мас, які виконані у вигляді циліндрів з (фіг 2) діаметром б і висотою 4 мм, та закріплені на п'єзоелементах також за допомогою сплаву Розе, і тяАкселерометр працює наступним чином гою у вигляді циліндра з діаметром 3 і довжиною б При впливі прискорення, що вимірюється, на мм, яка виконана зі сталі СтЗ запропонований акселерометр аксіально на п'єзоелементах внаслідок їхньої деформації виникають Електроди підключалися до підсилювача маелектричні заряди і, ВІДПОВІДНО, електрична нарки 2650 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр встапруга, по величині якої можна судити про значення новлювався на вібростенд марки 4805 фірми прискорення, що вимірюється "Bruel & Kjer" і піддався впливові вібрації вздовж осі циліндра з прискоренням, рівним 1д (9,81м/с2), При впливі прискорення в поперечному нана частоті 100Гц прямку, заряди, які виникають на п'єзоелементах протилежного знака і компенсуються Таким чиЧутливість уздовж осі для розробленого аксеном, вдається зменшити поперечну чутливість лерометра складала 15мВ/м/с2 Поперечна чутли(крива 2, фіг 3) Для прототипу - крива 1, фіг З вість для розробленого акселерометра - менше 0,1мВ/м/с2 Для прототипу ВІДПОВІДНО 12МВ/М/С 2 І Примітка Принцип дії п'єзоелектричних аксе6,6м В/м/с2 лерометрів є класикою і докладно описаний у підручниках, наприклад, у кн Электрические измеРезонансна частота прототипу - 7,2, акселерения неэлектрических величин - Л Энергия, рометра, що заявляється - 10,8кГц 1975 -С 272-283 Таким чином, поперечна чутливість акселероЗакріплення біморфних елементів по твірній, а метра, що пропонується, значно зменшена До також використання двох біморфних елементів, які того ж збільшена чутливість вздовж осі і резонанз'єднані тягою, підвищує резонансну частоту всієї сна частота 4- і 1 -т! 1 + ФІГ. 1 • * Фіг. З зо, 330 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