Пьезоэлектрический акселерометр

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапнстнческик

Республик

6 01 Р 15/09

3Ъоудерстееккмй комитет (23) Приоритет ао делам вэабретекнй

H открьпкн

Опубликовано 23. 04. 82. Бкзллетень № 15

Дата опубликования описания 25 . 04. 82 (53) УДК 531 ° 768 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Дунаевский, А. Н. Вуколов, В. П. С

В. И. Донсков, В. В. Янчич, О. П. Крамар и Б. И. Крайненко

I (7l ) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ AKCEJlEPOMETP

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройст вам для измерения вибраций, и может быть использовано при измерении виброперегрузок на изделиях современной техники при многократном и длительном использовании.

Известные пьезоэлектрические акселерометры, содержащие чувствительный элемент, выполненный целиком из пьезоматериала (пьезоэлектрическое тепо) и электроды, обладают малым ресурсом работы и невысокими точностными характеристиками из-за низкой прочности чувствительного элемента при воздействии на него объемной широ- кополосной вибрации больших уровней в наиболее опасном для него (поперечном) направлении 1; и t2j.

Низкая прочность этих акселерометров объясняется тем, что пьезоэлектри-О ческое тело выполнено с перемычками между "основанием и ине;.ционн и массой. Образующиеся при выполнении перемычек выемки для нанесения электро дов снижают точностные характеристики акселерометра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является акселерометр, состоящий из пьезоэлектрического тела (чувствительного элемента), имеющего форму пустотелого цилиндра с дном, на торце поверхности которого методом вжигания нанесены две пары электродов. Электроды на нижнем торце разделены изолирующей кольцевой канавкой, обращенной к месту крепления 3;.

Однако этот акселерометр имеет малый ресурс работы в условиях действия объемной вибрации большой интенсивности, что объясняется низкой прочностью чувствительного элемента к действию поперечных ускорений по верхней кромке дна цилиндра из-за прямоугольного сечения профиля егп боковой стенки. з 922641

Как известно, у цилиндра с таким ( профилем стенки сечение вдоль кромки дна испытывает максимальные напряжения, которые приводят к разрушению по этому сечению. 5

Кроме того, так как электроды чувствительного элемента соединены последовательно и расстояние между крайней парой электродов достаточно существенно, собственная емкость ак- о селерометра составляет очень небольшую величину пф). Это не дает возможности получить ощутимую чувствительность при работе в реальных условиях эксплуатации с длинной кабельной линией и стандартной аппаратурой и, следовательно, существенно снижает помехозащищенность и точностные характеристики акселерометра.

Цель изобретения — увеличение ре.сурса работы..

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом акселерометре, содержащем чувствительный элемент, выполненный из пьезоматериала в виде цилиндра с дном, и электроды, стенка цилиндрической части чувствительного элемента выпоЛнена переменной толщины за счет того, что в цилиндре выполена выборка в виде усеченно-зо

ro конуса, большее основание которого расположено в плоскости верхнего торца цилиндра, а в дне — отверстие, ось которого совпадает с осью цилиндра, причем электроды нанесены на внешней

35 . и внутренней поверхностях чувствительного элемента.

На фиг. 1 схематично изображен акселерометр, общий вид; на фиг. 2чувствительный элемент, сечение А-A 4О

Акселерометр состоит из основания

1, на котором винтом 2 укреплен чувствительный элемент (пьезоэлектрическое тело) 3, выполненный в виде цилиндра

4 с дном, имеющим отверстие 5. Внутренние стенки 6 чувствительного элемента имеют коническую форму, расширяющуюся к дну с некоторым углом наклона.

4

Электроды 7 в чувствительном элементе выполнены на внешней и внутренней стенках цилиндра. Съем сигнала осуществляется с выведенных на торце цилиндра контактных дорожек через токосъемное кольцо 8.,на кабель 9.

Предложенный чувствительный элемент позволяет значительно (s 200—

250 раз) увеличить ресурс работы, в 8 - 10 раз повысить прочность акселерометра к. воздействию вибраций и ударов большой интенсивности.

Выполнение электродов на внешней и внутренней стенках цилиндра позво.ляет значительно повысить емкость на несколько порядков. Благодаря тому, что активный слой чувствительного элемента, расположенный в его цилиндрической части, не имеет прямого контакта с основанием, резко снижается чувствительность акселерометра к деФормации, перепадам температур и другим внешним воздействиям.

Все это значительно повышает помехозащищенность и точность акселеро-метра.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический.акселерометр, содержащий чувствительный элемент с электродами, выполненный из пьезоматериала в виде цилиндра с дном, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения вибропрочности акселерометра, в цилиндре выполнена выборка в виде усеченного конуса, большее основание которого расположен в плоскости верхнего торца цилиндра, а в днеотверстие, ось которого совпадает с осью цилиндра, причем электроды нанесены на внешней и внутренней поверхностях чувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 472587, кл. G 0 1 P 15/09, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР и 472588, кл. 9 01 P 15/09 1973

3 ° Авторское свидетельство СССР .

М 477348, кл. а 01 Р 15/09 1973 (прототип).

922641

А-A

Корректор О. Билак

Подписное

2 Мс i Ь jul

А

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

Составитель В. Пименов

Ревактор А Козориз Техрев Т. Маточка

Заказ 2573/59 Тираж 803

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР . по делам изобретений и открытий .11 О Москва Ж-3 Ра ская наб. g. 4/g