Акселерометр

СООЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК О 1 Р 15/ ЗОБРЕТЕНИЕТЕЛЬСТВУ ПИСА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМ,Ф СИИД(56) 1. Иориш Ю.И. Виброметрия.Издание второе, ГНТИ машиностроитель.ной литературы. М., 1963, с. 559-578,фиг. 14.53.2. Акселерометры типа 8305-8310.Каталог фирмы Брюль и Къер. 1981/82,ДК 2850, НЕРУМ, Дания.3. Авторское свидетельство СССР В 267222, кл. С 01 Р 15/09, 1968 (прототип).:(54)(57) 1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус с расположенными в нем инер,ционным элементом и полйм пьезоэлементом в форме тела вращения, на внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, во внутренней полости корпуса выполнено два отсека, соединенных между собой цилиндрическим отверстием с размещенным в нем уплотненным поршнем, в одном из отсеков размещен предварительно поджатый инерционный элемент, жестко соединенный с поршнем, а в другом расположен пьезоэлемент, при этом внутренняя полость пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящей жидкостью.2. Акселерометр по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что внутренняя полость пьезоэлемента заполнена кремнийорганической жипкостью,1 11518Изобретение относится к техникевиброизмерения, а именно к акселерометрам для измерения виброускорений,Известны акселерометры с пьезоэлектрическим чувствительным элементом, на который воздействует инерционный груз. Электрический потенциал (или заряд), возникающий наэлектродах чувствительного элемента, в таких акселерометрах пропорционален инерционной силе, определяемой как произведение массы инерционного груза на измеряемое виброускорение от движения инерционного груза в направлении оси измерения, т.е. Р = ш а 11.Для этих акселерометров (при одном и тбм же материале пьезоэлемента) чувствительность, т.е. величиназаряда, приходящегося на единицувиброускорения, пропорциональна массе инерционного груза. Таким образом,при создании высокочувствительныхакселерометров приходится меритьсяс большой массой всего акселерометра,в которой основную долю занимает масса инерционного груза, что являетсянедостатком таких акселерометров.Конструктивно инерционный груз,30чувствительный пьезоэлемент и корпус(основание) акселерометра скрепленыкаким-либо клеевым компаундом, либосжаты между собой предварительно напряженной при сборке акселерометрапружиной.35Известны также акселерометры, содержащие расположенные в корпусепьезоэлемент и поджатый пружинойинерционный груз 2 1.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является акселерометр, содержащий корпус с расположенными в нем инерционным элементоми полым пьезоэлементом в Форме телавращения, на внутренней и наружнойбоковых поверхностях которого установлены электроды 3.Для повышения чувствительностиувеличивают массу инерционного элемента, что является недостатком известного акселерометра,Цель изобретения - повышение чувствительности акселерометра.Указанная цель достигается тем,что в акселерометре, содержащемкорпус с расположенными в нем инерционным элементом и полым пьезоэлементом в Форме тела вращения, на 90 2внутренней и наружной боковых поверхностях которого установлены электроды, во внутренней полости корпусавыполнено два отсека, соединенныхмежду собой цилиндрическим отверстием с размещенным в нем уплотненным поршнем, в одном иэ отсеков размещен предварительно поджатый инерционный элемент, жестко соединенный с поршнем, а в другом расположен пьезоэлемент, при этом внутренняя полость пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящей жидкостью.Внутренняя полость пьезоэлемента заполнена кремнийорганической жидкостью.На чертеже изображен предложенный акселерометр.Акселерометр состоит из корпуса, образованного основанием 1, стаканом 2 и крышкой 3, В корпусе в стакан 2 вставлен чувствительный пьезоэлемент 4 в виде полого цилиндра. На внешней цилиндрической поверхности пьезоэлемента, например, вожжен серебряный электрод 5, а на внутренней цилиндрической поверхности - такой же электрод б. Электрод 5 электрически соединен со стаканом корпуса, в котором укреплен штепсельный разъем 7, к контакту которого соединительным проводником 8 присоединен внутренний электрод о. Кана. лы, по которым пропущен проводник, заполнены клеящим компаундом и гидравлически уплотнены. С инерционным грузом 9 скреплен поршень 10, помещенный в цилиндрическое отверстие 1 1, Поршень уплотнен упругим элемен - том 12, выполненным, например, в виде кольца из резины, которое размещено в кольцевых выточках соответственно на поршне и в цилиндрическом отверстии. Внутренняя полость чувствительного пьезоэлемента заполнена неэлектропроводящим веществом, которое способно передавать гидростати-,ческое давление равномерно во всестороны. Инерционный груз 9 поджатпредварительно напряженной пружиной13, что осуществляется при сборкекрышки 3 со стаканом 2. Заполнение внутренней полости чувствительного пьезоэлемента осуществляется через отверстие 14, которое после заполнения уплотняется винтом 15 с конусным концом, садящимся в конусную заточку, Лкселерометр кре3 1151890пят к испытуемому объекту резьбовымхвостовиком 16. нлАкселерометр работает следующим ,плобразом. те Составитель Н.Мараховскас Техред С,йовжий Корректор М.Максимишинец Редактор Р.Цицика Заказ 2314/34 Тираж 892 ПодписноеВНИИПИ. Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5При колебаниях, направленных вдоль оси х-к акселерометра, инерционный груз 9 создает инерционную силу Р, которая, будучи отнесена к площади поршня Яд, определяет дав ление 6 = Г/8 во внутренней полости чувствительного пьезоэлемента 4. Это давление равномерно передается на внутреннюю поверхность пьезоэлемента, Заряд, возникающий на поверх ностях пьезоэлемента, пропорционален механическому напряжению в пьезоэлементе, т,е. силе, отнесенной. к площади поверхности пьезоэлемента, поскольку в предлагаемом акселеро- рО метре повышение чувствительности пропорционально отношению площади внутренней поверхности пьезоэлемента 4 к площади поршня 10 Увеличение площади поверхности пьезоэле мента увеличивает его собственную емкость, последняя увеличивает чувствительность акселерометра. 4Таким образом, увеличение отношенияощади поверхности пьезоэлемента кощади поршня 1 О увеличивает чувствнльность акселерометра путем повыше 1 ния механического напряжения в пьезоэлементе и его собственной электрической емкости. Заряды, возникающие на поверхностях пьезоэлемента, через электроды 5 и б,подводятся к штепсельному разъему 2 и далее по соединительному кабелю к усилителю (не показаны) электрических сигналов, Так как абсолютная величина деформации пьезоэлемента весьма мала (микрометры), перемещения поршня 10 в цилиндрическом отверстии 11 весьма малы. В связи с этке, деформации упругого элемента 12 также малы и эта деталь акселерометра всегда может быть сконструирована так, что она будет работать в упругой области с исчезающе малыми пластическими деформациями.Предлагаемое техническое решение по сравнению с базовым объектом обладает большей чувствительностью при меньшей массе и позволяет измерять вибрацию нового класса объектов