Датчик перемещений

40 Изобретение относится к сейсморегистрирующей аппаратуре, а такжеможет быть использовано в первичных преобразователях ускорений, усилий, статических и динамических давлений.Известен датчик ускорений, содержащий пьезорезонатор с подвижным инеподвижным электродами, подключенными к схеме автогенератора 11.Однако из-за наличия электрическойсвязи подвижного электрода со схемойавтогенератора в данном устройствевозникает значительная температурнаяпогрешность и высокий уровень вибро-,шумов, которые обусловлены изменениями положения коммутирующих линий от-;носительно пьезорезонатора или схемы автогенератора. Следствием этогоявляется понижение точности измерения. 20Наиболее близким к изобретениюпо своей конструкции является пьезоэлектрический датчик, содержащийпьезопластину с двумя неподвижнымии одним подвижным электродами, которые образуют в теле пьезопластиныпьезотрансформатор, падключеннйй ксхеме автогенератора 23.Однако из-за наличия электрической связи подвижного электрода снеподвижной схемой автогенератора визвестном датчике возникают значительные вибрационные и температурные погрешности, вызванные модуляцией параметровпаразитных емкостей и индуктивЗ 5ностей связи. Это является причинойухудшения точности измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем,что датчик перемещений, содержащийпьезопластину с периферийной и активной зонами, с двумя неподвижнымиэлектродами и схему автогенератора,снабжен Упругой механической систе-.мой с маятником, на котором расположены обкладки плоского воздушногоконденсатора, и юстировочным шунтом,подключенным к обкладкам, между которыми размещены периферийная зонапьезопластины, а неподвижные электроды подключены к автогенератору.На чертеже изображена конструкция датчика перемещений,Датчик перемещений содержит корпус 1, упругую механическую систему 2 с маятником 3 и плоским. воздушным конденсатором с двумя обкладками 4 и 5, между которыми размещена периферийная зона.пьезопластины б. Активная зона пьезопластины б 60снабжена двумя неподвижными электродами 7 и 8, подключенными к схемеавтогенератора 9. Обкладки плоскоговоздушного конденсатора 4 и 5 подключены к юстировочному шунту 10. б 5 Датчик перемещений работает следующим образом.Пьезопластина б с неподвижными электродами 7 и 8 и обкладками плоского воздушного конденсатора 4 и 5 фактически образуют в теле пьезопластины пьезотрансформатор, вход которого через электроды 7 и 8 подключен к схеме автогенератора 9, а выход через обкладки конденсатора 4 и 5 зашунтирован юстировочным шунтом 10, настроенным в резонанс с активной зоной пьезопластины.Так как пьезопластина,б включена через неподвижные электроды 7 и 8 в схему автогенератора в качестве частотозадакщего элемента,а неподвижные электроды имеют акустическую связь с периферийной зоной пьезопластины б, размещенной между обкладками 4 и 5 плоского воздушного конденсатора, зашунтированного юстировочным шунтом 10, то частота автоколебаний автогенератора 9 в первом приближении определена по формулеГ: ,+й - й,+й+Г(1) где Й - собственная резонанснаяочастота активной зоныпьезопластины б с элект"родами 7 и 8;й=й +йШ - частотный сдвиг, обусловленный электроакустическими параметрами связиактивной и периферийнойзон пьезопластины б иэлектроакустическими параметрами периферийной зоны, зашунтированной конденсатором с юстировочнымшУнтом 10При подаче сигнала перемещения, которое может быть вызвано, как собственно перемещением, так и ускорением, вибрациями или сейсмическим сигналом, на упругую механическую систему 2 маятник 3 изменит свое положение относительно пьезопластины б. Как следствие, изменится глубина погружения периферийной зоны пьезопластины в зазор междуобкладками 4 и 5 плоского воздуш" ного конденсатора. Этоприведет к изменению коэффициента акустической связи между периферийной и активной зонами пьезопластинами б Кд, а также. величины шунтирующего импе- данса хщ периферийной зоны с конденсатором и юстировочньм шунтом 10.В результате на некоторую величину ЬЮ изменится частота автоколебаний автогенератора 9, которую в первом приближении можно определить по формулед д св"чс+д" шчщ, х)1024853 Составитель Н.ИараховскаяРедактор В.Иванова Техред А. Бабинец Корректор А,Повх Заказ 4387/42 Тираж 873Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 11303.5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.шунтирующего нмпедан.са периферийной зоны.Как видно иэ выражения,(2) "измене-. 5 ние частоты ЬЮ автоколебаний автогенератора 9 в предлагаемом датчике .будет на величину ДК )сца больше, чем в известном устройстве, следовательно, будет выше и его крутизна 10 преобразования.Если рассмотреть выражения для погрешностей предлагаемого датчика перемещений д и известного пьезоэлектрического датчика д: 54="нф кгде Д Ди , ф - соответственно, по- .грешности, вносимыеподвижными цепями 20коммутации (модуляцией паразнтной емкости и индуктивности) в известном пьезоэлектрическом дат чике, а также начальнойрасстройкой частотыавтоколебаний автогенератора, вследствие отсутствия юстировочного.шунтад - погрешностивносимыеНт у 1соответственно, нестабильностью автогенератора, упругоймеханической системы,Рконденсатором илиподвижным электродом,для известного уст-ройства,то можно сделать вывод о том, что погрешность предлагаемого датчика пе;ремещений на.величину ГС+д+Кр мень-,4 ше, чем у известного датчика.ф, В. Таким образом, введение новыхэлементов и схемы коммутации в конструкцию датчика перемещений позволяет Избежать дополнительныхпогрешностей и обеспечить, тем самиа, более высокую точность измерения.