Трьохкомпонентний п’єзоелектричний акселерометр

Трикомпонентний п'єзоелектричний акселерометр, що містить основу і п'єзоелемент, який відрізняється тим, що основа виконана у вигляді прямокутного паралелепіпеда, на гранях якого закріплено шість пластинчатих п'єзоелементів, причому п'єзоелементи на протилежних гранях закріплені електродами протилежної полярності і з'єднані між собою паралельно ричний акселерометр, який містить основу, інерційну масу, п'єзоелемент у вигляді прямокутного паралелепіпеда, в якому полярна вісь п'єзоелемента перпендикулярна до площини кріплення (див а с СССР №504940, Б И , 1976, №8) Вказаний акселерометр найбільш близький до того, який заявляється, по технічній сутності і вибраний в якості прототипу Недоліком цього акселерометра є невелика точність визначення положення вектору прискорення у просторі В основу винаходу поставлена задача удосконалення п'єзоелектричного трьохкомпонентного акселерометра шляхом вибору форми основи та КІЛЬКОСТІ п'єзоелементів, їх розташування на основі та електричного з'єднання Це дозволяє підвищити точність визначення положення вектору прискорення у просторі Акселерометр, що пропонується містить основу та п'єзоелементи ВІДМІННІСТЬ акселерометра, що пропонується від прототипу полягає утому, що основа виконана у вигляді прямокутного паралелепіпеда, на гранях якого закріплено шість пластинчатих п'єзоелементів, причому п'єзоелементи на протилежних гранях закріплені електродами протилежної полярності і з'єднані між собою паралельно Кожна з вказаних ВІДМІННИХ ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату Технічним результатом даного винаходу є підвищення точності Експериментальне встановлено (див приведений нижче приклад реалізації винаходу), що саме така форма виконання основи, КІЛЬКІСТЬ ю ю 47575 п єзоелементів, їх розташування на гранях і електричне з'єднання забезпечує підвищення точності Винахід пояснюється кресленнями, де - на фіг 1 показана конструкція акселерометра, що заявляється, - на фіг 2 - діаграма спрямованості акселерометра, що заявляється, для однієї з пар компонент п'єзоелементів Акселерометр, що пропонується містить основу 1, яка виконана у вигляді прямокутного паралелепіпеда, та шість пластинчатих п1єзоелементів 27, які закріплені на гранях, причому п'езоелементи на протилежних гранях закріплені електродами протилежної полярності і з'єднані між собою паралельно Акселерометр працює наступним чином При дії вектора прискорення а нормально до площини п'єзоелементів 2 та 3 (фіг 1) на п'єзоелементах 2 та 3 утворюється електричний заряд (або електрична напруга) одного знака Примітка Принцип дії п'єзоелектричних акселерометрів є класикою і докладно описаний в підручниках, наприклад, у кн Электрические измерения неэлектрических величин Л Энергия, 1975, с 272-283 Одночасно під дією цього прискорення на парах п'єзоелементів 4,5 та 6,1 утворюються електричні заряди різних знаків, але однієї величини Так як ці пари п'єзоелементів теж з'єднані парале льно, то електричні заряди на них компенсуються При дії вектора прискорення під кутом до направлення вектора а менш 90° (а" на фіг 1) на парах п'єзоелементів 2,3 утворюються електричні заряди, менші ніж при дії а Діаграма спрямованості для однієї з пар п'єзоелементів показана на фіг 2 Аналогічні процеси виникають при дії вектора прискорення а' нормально до п'єзоелементів 4,5 чи 6,7 Таким чином це дає можливість отримати однозначну інформацію про розташування вектора прискорення у просторі Приклад конкретного застосування Було виготовлений акселерометр згідно фіг1, де основа була виконана із сталі 45 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з розмірами ЗОхЗОхЗОмм До граней основи епоксидним компаундом були закріплені 6 п'єзоелементів 015 та товщиною 0,3мм з п'єзокераміки ЦТС19 П'єзоелементи на протилежних гранях були з'єднані між собою паралельно і підключені до підсилювача 2650 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр встановлювався на вібростенд 4805 фірми "Bruel & Kjer" Акселерометр піддавався дії синусоїдальної вібрації з частотою 100Гц і прискоренням 1д (9,8м/с2) ПІД різними кутами Результати вимірювання діаграми спрямованості для однієї з пар п'єзоелементів показані на фіг 2 120 і 150и 180и 210 і 330 300 Фіг.1 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 47575