Акселерометр

 

АКСЕЛЕРОМЕТР, содерхаший цилиндрический резонатор с коаксиальными входом возбуждения и выходом, высокочастотный генератор г подключенный к входу возбуждения, и чувстви тельный элемент, нагруженный инерционной массой, расположенный внутри резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности акселерометра, в .него вве дены параметрический диод, установленный внутри резонатора, и демодулятор , сигнальный вход которого через коаксиальный выход резонатора соединен с одним из выводов диода, чувствительный элемент выполненв виде пьезокерамического диска с электродами на торцах и присоединен одним из электродов к основанию резонатора , другим - к инерционной массе , при этом, второй вывод диода сое- g дивен с инерционной массой, а опор (О ный вход демодулятора подключен к выходу генератора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

3(51) () 01 P 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

iiagлжА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3454776/18-10 (22) 16.06.82 (46) 30.09.83. Вюл. Р 36 (72) В.Р. Рыгалин (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 531.768(088.8) (56) 1. Кузнецов А.A. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. М., Энергия, 1976, с. 27 °

2. Приборы и элементы автоматики.

Экспресс-информация, 1970, М 12, реф, 43, с. 1-6(прототип). (54)(57) АКСЕЛЕРОМЕТР, содер;:аший цилиндрический резонатор с коакси- . альными входом возбуждения и выходом, высокочасготный генератор, подключенный к входу воз буждения, и чувстви тельный элемент, нагруженный инерционной массой, расположенный внутри резонатора, о т л и ч а ю ))(и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности акселерометра, в него вве дены параметрический диод, установленный внутри резонатора, и демодулятор, сигнальный вход которого через коаксиальный выход резонатора соединен с одним из выводов диода„ чувствительный элемент выполнен в виде пьезокерамического диска с электродами на. торцах и присоединен одним иэ электродов вк основанию резонатора, другим — к инерционной массе, при этом второй вывод диода сое- ю динен с инер,HQHHoN массой, а опорный вход демодулятора подключен к выходу генератора.

С.

3 1045135

Изобретение относится.к измере-нию параметров движения, в частности к акселерометрам с пьезоэлектрическим чувствительньм элементом.

Известные пьезоэлектрические акселерометры представляют собой пассивные ycipoAcTíà генераторного типа, имеющие вследствие этого относительно низкую чувствительность и стабильность выходной характеристики при измерении низкочастотных. и медленно меняющихся ускорений fg „

Наиболее близким к предлагаемо" му является устройство, содержащее цилиндрический резонатор с коаксиальньпчи входом возбуждения и выходом, высокочастотный генератор, подключенный к входу возбуждения, и чувствительный элемент, нагруженнь;й,инерционной массой„ расположенный внутри резонатора. В нем чувствительный элемент выполнен в виде

Ферритного стержня, обладаю: его магнитострикцией (2) .

Недостатком известного устройства является относительно низкая чувствительность, обусловленная пассивной структурной схемой,рабо..ающей на принципе определения сдвига резонансной частоты при наличии магнитострикционного э4>фекта в ферритовом чувствительном элементе.

Цель изобретения — повышение чув- ,ствительности акселерометра, Ноставленная цель достигается тем, что в акселерометр,содержащий цилиндрический резонатор с коаксиальными входом возбуждения и выходом,. высокочастотный генератор,подключенный к входу возбуждения, и ,чувствительный элемент,- нагруженный инерционной массой, расположенный. внутри резонатора, введены параметрический диод, установленный внутри резонатора, и демодулятор, сигнальный вход которoг через коаксиальный выход резонатора соединен с одним нэ выводов диода, чувствительный элемент выполнен в виде пьеэокерамического диска с электродами на торцах и присоединен одним нз электродов к основанию резонатора, другим — к инерционной массе, при этом второй вывод диода соединен с инерционной массой, а опорный вход "модулятора подключен к выл ходу генератора.

На чертеже представлена конструк тивная схема акселерометра.

Акселерометр содержит цилиндричес кий резонатор 1, пьезокерамический диск 2 с электродами 3 и 4, инерционную массу. 5, параметрический диод 6. Резонатор 1 снабжен коаксиальным входом 7 возбуждения и хоаксиальныа выходом 8. Кроме того, на чертеже показаны высокочастотный . генератор 9, демодулятор 10. Инерционная масса 5, вып пненная из ме.ди, имеет с одной стороны непосредственный контакт с электродом 3 пьезокерамического диска 2 и с другой — .с одним выводом параметрического диода (с анодом или катодом, в зависимости от поляризации пьезокерамического диода), Другой вывод параметрического диода соединен с центральной жилой коаксиального разъема. Электрод я . †>ьезокерамическогс диска 2 имеет непосредственный конта<т. с основанием цилиндрического резонатора 1. Инерционная масса 5 и пьезокерамический диск 2 по цилиндрической поверхности ые имеют контакта с цилиндрической стенкой резонатора 1 и могут быть изолированы от нее, например, фторопластовой втулкой.

Нижнее основание резонатора 1 акселерометра закреплено на объекте,, которь>й испытывает механические колебания. Х входу 7 подключен генератор 9, а к коаксиальному, разъему 8 — сигнальный вход демодулятора 10, управляющий вход которога соединен .с выходом генератора 9, Ак селерометр работает следующим образ ом g

Механические колебания преобразуются пьезокерамическим диском 2 в электрический сигнал, амплитуда напряжения которого пропорциональна ускорению инерционной массы 5.

Этот сигнал с электродов 3 и 4 пьезокерамического .диска 2 подводится к параметрическому диоду 6, который находится в электромагнит, ном поле, возбуждаемом в.резонаторе 1 генератором 9. Кмкость р-и-пе- . рехода параметрического диода явля.— ется нелинейной реактивностью, которая способна .передавать мощность в нагрузку.

В результате нелинейной емкости

p — n-перехода параметрического диода б возникают колебания с частотой,f+ — — f>.+f+, где г — частота электрических колебаний нысокочастотного генератора 9, f< — частота механических колебаний объекта 11. При выполнении условий и д Г м ности сигнала генератора и сигнала с пьезокерамической пластины, за счет нелинейной реактивности, обусловленной зависимостью емкости р-и-перехода параметрическоГо диода от напряжения генератора возбуждения, параметрический диод 6 ра60 ботает, как усилитель, на .суммарной частоте fq

Отношение мощности Р, отбираемой от реактивности на частоте

f@ =f +fщ, к мощности Рц поступающей на реактивность от пьеэоке;1045135

Составитель К.Лукомский

Редактор A.Власенко Техред Л.Микеш Корректор "A. Ференц

Заказ 7543/46 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раущская наб.,гд. 4/5

ПОдписнОе

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 рамического диска на частоте ГИ есть коэффициент усиления и макси- мальное его значение равно Е4/Йи усиленный сигнал с параметрического диода б поступает на сигнальный вход демодулятора, на управляющий вход которого поступает опорный сиг нал с генератора 9. Демодулятор 10 выделяет усиленный сигнал с часто,той f механических колебаний,пройорцнональный ускорению.

Конструкция предлагаемого акселерометра за счет того, что в нем одновременно с преобразованием перемещения инерционной массы в электрический сигнал осуществляется усиление сигнала, обладает боль- щей чувствительностью и помехоза щищенностью выходного сигнала.