Способ измерения ускорения

пц 514242 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 25,11,74 (21) 2077690/1 О 01 Р 1 51) М присоединением заявкиГосвдарственныи комитет Совета Министров СССР(23) ПриоритетОпубликовано 15.05,76. Бюлле 3) УДК 531.768(088.8 ь 1 елам изобретений и цткрытнК Дата опубликования описания 14.06.76 72) Авторы изобретения А. Емельянов и Л. В. Хра 1) Заявител(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕ зона конИзобретение отно ится к области радиотехники и может быть использовано в измерительной технике, автоматике и приборостроении.Известны датчики ускорения, основанные на методах разбалансировки моста в результате смещения в пространстве рабочего тела в момент воздействия ускорения. Под рабочим телом могут подразумеваться жидкость (1) и твердое тело (2).Общим недостатком мостовых методов является то, что в цепях моста имеются элементы (емкости, резисторы и т, д.), электрические характеристики которых сравнительно сильно и необратимо во времени изменяются, что ведет к возрастающим погрешностям в измерении ускорения.Известен пьезоэлектрический способ детектирования и измерения ускорения, при котором наличие ускорения определяется по изменению частоты пьезоэлектрического резонатора. При этом источником изменения частоты является деформация пьезоэлемента под действием механического усилия (3).Недостатком этого способа является наличие остаточных механических деформаций в системе крепления пьезоэлемента в результате механического воздействия на него, что ведет к увеличению погрешности измеряемых ускорений, изменению эквивалентных параметров резонатор- уменьшению диааа и разрешающей способности известных струкций.Для обеспечения измерения величины и 5 направления ускорения и повышения точностипо предлагаемому способу одновременно изменяют величину и направление переменного электрического поля возбуждения резонансных колебаний путем изменения расстояния 10 от пьезоэлемента и площади электродов илиугла наклона одного из электродов.На чертеже представлен вариант устройства, реализующего предлагаемый способ измерения ускорения.15 Пьезоэлемент 1 расположен на диске 2,имеющем возможность поворачиваться относительно оси, проходящей через подшипники 3. Подшипники 3 соединяют диск 2 с кольцом 4, имеющим возможность вращаться относи тельно оси 5, Кольцо 4, диск 2 и подшипники3 выполнены из непроводящего материала.Таким образом, пьсзоэлемент 1 может занять любое положение в пространстве.Переменное электрическое поле, необходи мое для возбуждения механических колебаний пьезоэлеменгз, создается электродом 6, имеющим форму говерхности, образуемой вращением эллипса вокруг его большой оси, и электродом 7 через емкостную связь с по лым, тонкостенным металлическим шариком514242 Н. ГраниковаПодурушина Корректор 3. Тарас аказ 1308/14ЦН Изд.1328 ПИ Государственного по делам изо 113035, Москва, Ж29 истров Тираж 1омитета Совета Миетений и открытий5, Раушская наб., д ПодписноеСР ипогрдфи пр. Сапунова,8, плавающим на поверхности непроводящей жидкости 9 во время воздействия ускорения. Жидкость 9 заключена в чашку 10, герметически изолирована от внешней среды диском 2 и,покрыта заземленной металлической пленкой, играющей роль экрана и защищающей пьезоэлемент 1 и электрод 7 от взаимодействия с тыльной стороны с электродом 6.Все поверхностч и детали внутри чашки 10 должны быть несмачиваемыми по отношению к жидкости 9. Стабилизация расположения шарика 8 относигельно пьезоэлемента 1 осуществляегся при помощи стоек 11. Электроды 6 и 7 пропущены через изоляторы 12 и соединены с автогенератором 13, выход которого соединен с частотомером 14, Центр тяжести 15 системы, содержащей пьезоэлемент 1, диск 2 и чашку 10 с жидкостью 9, не совпадает с геометрическим центром диска 2 и кольца 4. Это позволяет пьезоэлементу во время воздействия ускорения занимать единсгвенно возможное положение в зависимости от направления ускорения. Несовпадение геометрического центра диска 2 с осями эллипса обеспечивает неповторимость взаимного раслоложения электродов 6 и 7,При воздействии ускорения плоскость пьезоэлемента ориентируется ,перпендикулярно направлению вектора ускорения, тем самым создавая конкретную пространственную ситуацию величины и направления переменного электрического поля, образуемого взаимным расположением электродов 6 и 7. Эгому состоянию,соответствует единсгвенное конкретное значение частоты. Кроме того, при изменении величины ускорения, действующего в данном направлениями, (плавающий в жидкости 9 шарик 8 будет перемещаться между электродом 7 и пьезоэлементом 1, изменяя одновременно величину и направление электрического,поля возбуждения в зависимости ст изменения расстояния от пьезоэлемента 1 и электрода 7 до шарика 8, Таким образом, каждой величине и каждому направлению ускорения соответствует определенная величина и определенное направление переменного электрического возбуждающего поля, от которого, в конечном итоге, зависит частота генерируемых механических колебаний пьезоэлемента. С оста вител Редактор С. Хейфиц Техред Е.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Спосоо измеренич ускорения путем определения частоты резонансных колебаний пьезоэлектрической колебательной системы, по изменению которой, судят об искомой величине, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения величины и направления ускорения и повышения точности, одновременно изменяют величину и направление переменного электрического поля возбуждения резонансных колебанчй путем изменения расстояния от пьезоэлемента и площади электродов или угла наклона одного из электродов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1. Авт, св.365651, кл. Ст 01 р 15/08, 1971.2. Авт. св.375556, кл, 6 01 р 15/08, 1970.3. Патент США3386292, кл. 73 - 517, 19.