Трехкомпонентный низкочастотный акселерометр

 

ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус , пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности , он снабжен центральной опорой, жестко закрепленной на корпусе тягами , груз выполнен в виде полого цилиндра , пьезоэлементы - в виде полых стержней с противоположной поляризацией каждого в паре, одними концами закрепленных на опоре, а другими - на грузе. в к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 61 А

З(Ю а 01 Р 15/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3532177/18-28 (22) 06.01.83 (46) 07.08.84. Бюл. У- 29 (72) А.А.Барихин, Г.Н.Богдашев, В.Н.Виноградов, Д.А.Комаров, Д.М.Ростовцев и Л.Е.Собисевич (71г Ленинградский ордена Ленина кораблестроительный институт и Ордена

Ленина институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Галстян Г.E. и др. Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр АТП-1. Сборник "Сейсмические приборы", вып. 6, М., "Наука", 1972 с. 9-14. (54) (57) ТРЕХКОИПОНЕНТНЫЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ АКСЕЛЕРОИЕТР, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, игруз, отличающийсятем, что, с целью увеличения чувствительности, он снабжен центральной опорой, жестко закрепленной на корпусе тягами, груз выполнен в виде полого цилиндра, пьезоэлементы — в виде полых стержней с противоположной поляризацией каждого в паре, одними концами закрепленных на опоре, а другими — на грузе.,1 107061

ВНИИПИ Заказ 5751/31 Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в виброметрии, сейсмологии и акустике.

Известен трехкомпонентный низкочастотный акселерометр, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз (1 J.

Недостатком известного устройст- 10 ва является низкая чувствительность.

Цель изобретения — увеличение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что трехкомпонентный низкочас- 15 тотный акселерометр, содержащий корпус, пары пьезоэлементов, ориентированные взаимно перпендикулярно, и груз, снабжен центральной опорой, жестко закрепленной на корпусе тяга- 20 ми, груз выполнен в виде полого цилиндра, пьезоэлементы выполнены в виде полых стержней с противоположной поляризацией каждого в паре, одними концами закрепленных на опоре, 2s а другими — на грузе.

На чертеже изображен трехкомпонентный низкочастотный акселерометр, В жестком корпусе 1 посредством тяг 2 закреплена центральная опора 3. gp

Периферийный общий груз 4 через пары пьезоэлементов, выполненных в виде полых стержней 5 и 6, ориентированных по осях Х, Y (третья пара пьезоэлементов, ориентированных по оси Z не показана) поджат к центральной опоре 3.

Пьезоэлектрические стержни 5 и 6 состоят из отдельных дисков (изображено шесть), которые объединены в группы.

Электроды 7 расположены на торцовых окончаниях дисков, причем направление полимеризации групп элементов, находящихся у центральной опоры 3, 45 обратно направлению поляризации элементов, опирающихся на груз 4, что псйсазано знаками (+) -(-) . Полярность полимеризации групп в каждой паре стержней 5 и 6 противоположно.

Акселерометр работает следующим образом.

При колебаниях корпуса 1 в среде, например вдоль оси Х со стороны груза 4, на пьезоэлементы 5, зажатые между грузом 4 и опорой 3, действует сила инерции, деформирующая пьезоэлементы 5 вдоль оси Х. Колебательный процесс корпуса 1 через тяги 2 передается центральной опоре 3 практически без искажения; ввиду того, что продольная жесткость тяги выбирается настолько большей, что резонанс системы: масса груза 4 совместно с массой пьезоэлементов 5, опоры

3 и жесткости тяг 2 лежали вьппе резонанса, определяемого системой элементов: масса груза 4 и жесткость пьезоэлектрических стержней 5.

При колебании каждый из стержней

5 испытывает противоположные деформации (сжатие, растяжение) и на электродах 7 генерируется ЭДС одного знака.

Стержни 6 по оси Y и пьезоэлементы по оси Z (не показаны) испытывают изгибные деформации, практически не приводящие к генерации ЭДС.

Высокая чувствительность акселерометра сохраняется при этом из-за увеличения отношения высоты стержней к площади поперечного сечения в соответствии с формулой — — ю Ь5 ", 33 где L - выходное напряжение акселе4 рометра, Х вЂ” действующее ускорение.

g . — пьезомодуль материала, S " — площадь поперечного сечения пьезоэлементов.!

Использование предлагаемого акселерометра позволяет увеличить его чувствительность по сравнению с боковой чувствительностью, т.е. с чувствительностью в направлении, перпендикулярном движению корпуса акселерометра.