Пьезоэлектрический акселерометр

 

ПЬЕЗОЭЛЕКТР}ГЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР , содержащий основание, пьезоэлемент , нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолируювдей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения виброускорений , упругий элемент закреплен в корпусе посредством переходного элемента, причем между упругим и переходным элементами, -между переходньом элементом и корпусом установлены дополнительные прокладки, при этом материалы прокладок и переходного элемента выбираютсяиз условия: . где Рп.РэРк - плотности материалов соответственно g прокладок и переходре ход-1 и кор-1/Л ного элемента пуса; С п.. - скорости звука X.I этих материалах

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ 1015310 А

3(5В G 01 P 1 5/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ к к „ 9q" в д уп Р Р плотности материалов соответственно

Ф прокладок и переходного элемента и корпуса, скорости звука в этих материалах.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

) (21) 3227087/18-10 (22) 10.1.0.80 (46) 30.04.83, Вюл . 9 16 (72) С.В.Гусев, В.В.Янчич, А.М.Лимарев и В.М.Грузиов (71) Ростовский ордена Трудового .Красного Знамени государственный ,университет (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Кн. 1 под ред. В..В.Клиева. М., "Машиностроение", 1978, с. 51-64.

2. Заявка Дании Р 139085, кл, G 01 Р 15/08 15.10.77 (прототип). (54)(57) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий основание, пьезоэлемент, нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолирующей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения виброускорений, упругий элемент закреплен в корпусе посредством переходного элемента, причем между упругим и переходным элементами,:между переходным элементом и корпусом установлены дополнительные прокладки, при этом материалы прокладок и переходного элемента выбиваются из условия:

1015310

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к пьезоэлектрическим виброакселерометрам.

Известные пьезоэлектрические акселеромвтры для измерения вибрационных ускорений имеют относительно низкую точность вследствие жесткого крепления чувствительного элемента в корпусе (1).

ВибрОизоляционное крепление та- 10 ких акселерометров к исследуемому .объекту не позволяют достичь полной развязки измерительного канала от акустических помех.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее основание, пьезоэлемент, нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолирующей прокладкой, 20 охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом E2).

Недостатком этого. пьезоакселерометра является относительно низкая точность измерения вибрационных ускорений вследствие влияния акустических шумов, воздействующих на чувствительный элемент через корпус и основание акселерометра.

Цель изобретения — повышение точности измерения виброускорений.

Указанная цель достигается тем, что в пьезоакселерометре, содержащем основание, пьезоэлемент, нагруженный инерционной массой, корпус с виброизолирующей прокладкой, охватывающей основание и упругий элемент, соединяющий основание с корпусом, упругий элемент- закреплен в корпусе 40 посредством переходного элемента, причем между упругим и переходным элементами, между переходным элементом и корпусом установлены дополнительные виброизолирующие прокладки, при этом материалы прокладок и переходного элемента выбираются из условия (v„ p„V> р,v„ где Д„,д» „ — плотности материалов, 50 соответств. нно прокладок, переходного элемента и корпуса, п, з,1 „ — скорости звука в этих материалах.

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема устройства.

Пьезоакселерометр содержит корпус 1 с отверстием в нижней части, 60 пьезоэлектрический виброприемник 2, состоящий, например, из пьезоэлемента 3, основания 4, проходящего сквозь отверстие в корпусе 1 и инерционной массы 5, переходной элемент б, прокладку 7, пружину 8, шайбу 9, внешний кольцевой виброизолятор 10.

При работе акселерометр устанавливается на поверхность исследуемого объекта так, что внешний кольцевой виброизолятор 10 располагается между объектом и корпусом, а оонование 4 виброприемника 2 имеет механический контакт с поверхностью объекта и прижимается к последнему за счет деформации пружины 8 и веса переходного элемента 6 с корпусом 1. Внешний кольцевой виброизолятор и пружина выполнены таким образом, чтобы собственно резонансная частота системы лежала ниже нижней рабочей.частоты виброприемника, что позволяет йадежно изолировать корпус от колебаний объекта и виброприемника и тем самым исключить влияние массы корпуса на исследуемый объект в рабочем диапазоне частот виброприемника. Кроме того, наличие прокладки

7, на которой установлен переходной элемент ограничивает проникновение колебаний корпуса, вызванных внешними акустическими шумами, на виброприемник. Прокладка 7 и шайба 9 выполнены из материала, произведение плотности на скорость звука в котором много ниже соответствующих произведений для материала переходного элемента б и пружины 8, что в свою очередь также ограничивает непосредственное проникновение акустических колебаний корпуса 1 на виброприемник 2.

Предлагаемая конструкция позволяет устанавливать на объекте максимально легкий чувствительный виброприемник, сила прижатия которого значительно превышает его собственный вес, при этом не вносится существенных изменений в механические характеристики исследуеМого объекта.

Для дополнительного снижения акустической чувствительности акселерометра его корпус целесообразно выполнять из двух и более слоев, один из которых обладает высоким, декрементом затухания механических колебаний. Такое выполнение корпуса способствует снижению амплитуды поперечных колебаний корпуса, возбуждаемых внешними акустическими шумами, и звукового давления внутри корпуса.

Следует заметить, что применение двухслойного корпуса в известных конструкциях не дает заметного положительного эффекта вследствие жесткой связи между чувствительным элементом и корпусом.

Увеличение поджатия виброприемника и ослабление влияния корпуса на исследуемый объект в рабочем диапазоне частот позволяет повы1015310

Составитель К.Лукомский

Редактор Е.Папп Техред М.Тепер Корректор О.Билак

Заказ 3200/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сить точность и достоверность изме- рений. Уменьшение акустической чувствительности акселерометра кроме повышения -точности измерения вибрационных ускорений позволяет расширить его динамический диапазон за счет улучшения соотношения сигнал/шум. Кроме того, крепление виброприемника посредством переходного элемента повышает механическую прочность акселерометра в целом при ударах.