Трикомпонентний п’єзоелектричний акселерометр

Трьохкомпонентний п'єзоелектричний акселерометр, що містить основу і п'єзоелементи, який 35940 Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом – достатніми для досягнення технічного результату. Технічним результатом даного винаходу є підвищення точності вимірювання. Експериментальне встановлено (див. приведений нижче приклад реалізації винаходу), що саме така форма виконання основи, п'єзоелементів, їх взаємного розташування забезпечує досягнення технічного результату. Винахід пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1– показана конструкція акселерометра, що заявляється; на фіг. 2 – діаграма спрямованості для однієї з пар біморфних п'єзоелементів. Акселерометр, що пропонується, містить основу 1, яка виконана у вигляді прямокутного паралелепіпеда, та шість біморфних п'єзоелементів 2 7, які містять закріплені між собою п'езоелемент 8 та металеву пластину 9. Біморфні п'єзоелементи закріплені на основі металевими пластинами. П'єзоелементи 8 в біморфних п'езоелементах на протилежних гранях (тобто 2 - 3, 4 - 5, 6 - 7) закріплені на металевих пластинах 9 електродами протилежної полярності і з'єднані паралельно. Акселерометр працює наступним чином. При дії вектора прискорення ā нормально до площини біморфних п'єзоелементів 2 і 3 (фіг. 1) на п'єзоелементах 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 біморфних п'єзоелементів 4, 5 та 6, 7 утворюються електричні заряди різних знаків, але однієї величини. Так як ці пари л'єзоелементів теж з' єднані паралельно, то електричні заряди на них компенсуються. При дії вектора прискорення ā” під кутом до направлення вектора ā" менш 90° (а на фіг. 1) на парах п'єзоелементів утворюються електричні заряди, менші ніж при дії ā. Діаграма спрямованості для однієї з пар п'єзоелементів показана на фіг. 2. Аналогічні процеси виникають при дії вектора прискорення ā’ 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 використання. Був виготовлений акселерометр згідно фіг. 1, де основа була виконана із сталі 45 у вигляді прямокутного паралелепіпеда з розмірами 30х30х30 мм. До граней основи епоксидним компаундом були закріплені 6 біморфних п'єзоелементів, виготовлених з металевих пластин (латунь Л63) товщиною 0,3 і діаметром 25 мм і п’єзоелементів з п'єзокераміки ЦТС – 19 діаметром 15 і товщиною 0,3 мм. 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 100 Гц і прискоренням 1 g (9,8 м/с2) під різними кутами. Результати вимірювання діаграми спрямованості для однієї з пар п'єзоелементів показані на фіг. 2. 2 35940 Фіг. 1 3 35940 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4