П’єзоелектричний акселерометр

П'єзоелектричний акселерометр, що містить монолітний чутливий елемент з 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 порожнистого п'єзокерамічного циліндра з внутрішнім виступом у вигляді циліндричної труби та встановлений на основі з циліндричним виступом, причому електроди нанесені на циліндричні поверхні труби 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 "ВгмеІ & 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 "Пьезоэлектрические материалы и преобразователи", изд Ростов ского 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 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 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 порожнистого п'єзокерамічного циліндра з внутрішнім виступом у вигляді циліндричної труби, чутливий елемент встановлений на основі з циліндричним виступом, причому електроди нанесені на циліндричні поверхні цилі О со (О 46301 ндричної труби пенсуються Таким чином, вдалося зменшити поперечну чутливість Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення техПримітка Принцип дії п'єзоелектричних аксенічного результату лерометрів є класикою і докладно описаний у підручниках, наприклад, у кн Электрические измеТехнічним результатом винаходу є спрощення рения неэлектрических величин - Л Энергия, конструкції і зменшення поперечної чутливості 1975 -С 272-283 акселерометра Експериментальне встановлено (див привеПри розміщенні електродів 5, 6 на циліндричдений нижче приклад реалізації винаходу), що них поверхнях циліндричної труби вісьова (росаме така форма реалізації чутливого елемента, а боча) чутливість акселерометра залежить від шитакож розміщення електродів спрощує конструкцію рини циліндричної труби і збільшується порівняно і зменшує поперечну чутливість з прототипом (див Кудряшов Э А и др Поперечные пьезоэлементы для датчиков силы и давлеВинахід пояснюється кресленням, де ния Приборы и системы управления, 1989, № 9, на фіг показаний варіант конструкції акселестр 9 См также аналог 2 - акселерометр "Bruel & рометра, що пропонується Kjer") Акселерометр, що пропонується, містить циліндричний монолітний чутливий елемент 1, що виПриклад конкретного застосування конаний із п'єзокерамічного матеріалу з внутрішнім Був виготовлений акселерометр із циліндричвиступом у вигляді циліндричної труби 2, який місним п'єзоелементом із ЗОВНІШНІМ діаметром 20, тить аморфну 3 і поляризовану 4 зони, а також внутрішнім - 15, висотою 15 та внутрішнім діаметелектродами 5, б, що нанесені на циліндричні пором циліндричної труби 5мм із п'єзокераміки ЦТСверхні циліндричної труби 2 Чутливий елемент 19 Електроди були нанесені на циліндричні повевстановлений на основі 7 із циліндричним вистурхні циліндричної труби пом 8 Електроди підключалися до підсилювача марки 2650 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр встаАкселерометр працює наступним чином новлювався на вібростенд марки 4805 фірми Під ДІЄЮ прискорення, яке вимірюється, "Bruel & Kjer" і піддався впливові вібрації вздовж вздовж ВІСІ чутливого елемента 1, внутрішня обВІСІ циліндра з прискоренням, рівним 1д (9/81 м/с2), ласть поляризованої зони 4 прагне зміститися відна частоті 100Гц носно зовнішньої області, утворюючи при цьому на межі між ними механічні напруги Це призводить Чутливість уздовж ВІСІ для розробленого акседо появи на електродах 5, 6 поляризованих зон лерометра складала 76мВ/м/с2 Поперечна чутлиелектричних зарядів і, ВІДПОВІДНО, електричної навість для розробленого акселерометра - менше пруги, по величині якої можна судити про приско3,2мВ/м/с Для прототипу ВІДПОВІДНО 26МВ/М/С 2 І рення, яке вимірюється 18м В/м/с2 Під ВПЛИВОМ поперечних прискорень (тобто під Таким чином, поперечна чутливість акселерокутом 90° до ВІСІ циліндра) внутрішня і зовнішня метра, що пропонується, зменшена, а робоча чутобласті циліндричної труби 2, при взаємодії з циливість його - збільшена До того конструкція акліндричним виступом 8 основи 7, утворюють елекселерометра, що пропонується значно спрощена тричні заряди протилежного знака, і ці заряди ком 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 46301