265963

ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Йоюз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельства-Заявлено 26.Ч 11.1968 ( 1258272/26-9)с присоединением заявки-ПриоритетОпубликовано 17.111.1970. Бюллетень11Дата опубликования описания 1 Х 11.1970 Кл. 21 а 4 10 Комитет па делам зобретений и открытий при Совете Министров СССР, Кушк Н, Опалев, Е. ф. Шершу аявит ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК У 1 ЛОВОВ СКОРОСТ брянойэлектпптсл чувст- ольших м сполснием, ружныха па трелказа крепечивает повышевеличение чувстИзвестен пьезоэлектрический датчик угловой скорости, выполненный в виде Н-образного элемента, состоящего из двух плоских прямоугольных резонаторов, снабженных расположенными на их наружных боковых поверх ностях электродами и соединяющей эти резонаторы прямоугольной связкой.Предлагаемый датчик отличается от известных тем, что соединяющая резонаторы прямоугольная связка состоит из двух секций. Меж ду ними установлен третий резонатор, размеры которого меньше размеров основных резонаторов, соединенный с неподвижным опорным элементом.Указанное отличие обеспние стабильности работы и увительности датчика.На фиг. 1 показан чувствительный элемент описываемого пьезоэлектрического датчика; на фиг. 2 - последовательность изгибных ко лебаний накопителей энергии и деформации чувствительных элементов без вращения; на фиг. 3 - то же, при вращении системы.Чувствительный элемент состоит из пяти брусков, выполненных из кристаллического 25 кварца, жестко соединенных между собой, Ориентация брусков выбрана так, как показано на фиг. 1 сверху. Все элементы выполнены из кристаллического кварца одного вращения. Элементы соединены жестко между 30 собой путем спекания при помощи сере пасты, которая выполняет еще и роль родов. Крайние бруски 1 и 2 - нако кинетической энергии, Бруски 3 и 4 - вительные связующие элементы, На б гранях элементов 1 и 2 нанесены любь собом, например вакуумным напы электроды 5 - 12, Электроды на на сторонах накопителей 1 и 2 разделень внутренних сторонах не разделены. С ми 13 и 14 условно показано жесткое ление всей системы в корпусе. Прибор работает следующим образом.Путем подвода электрического напряжения звуковой или ультразвуковой частоты к накопителям энергии 1 и 2 в последних возбуждаются изгибные колебания, Выбором электродов, ориентацией самих брусков 1 и 2, а также фазировкой напряжения в них возбуждаются противофазные изгибные колебания (фиг, 2).В момент времени 1, концы накопителей энергии достигают крайнего положения, в момент 1 они движутся навстречу друг другу и имеют соответственно максимальне скорости оь оз, оз, о в момент 1 - достигают второго крайнего положения; в момент г 4 - движутся в противоположные стороны и имеют соответственно максимальные скорости оз - оз, 265963При отсутствии вращения всей системы ипри условии абсолютно сбалансированногодвижения концов накопителей связующиеэлементы 3, 4, 15 испытывают только сжимающие усилия в момент времени 1, или растягивающие усилия в момент 1,. Электроды 1 би 17 - выходные сигнальные. При выбраннойориентации брусков д и 4 сжимающие и растягивающие усилия, направленные по оси У,не создают пьезоэлектрического сигнала на 10электродах 1 б и 17. Таким образом, при отсутствии вращения выходной сигнал равеннулю,На фиг. 3 показан случай, когда возбужденная система вращается вокруг оси, проходящей через центр системы и перпендикулярно плоскости чертежа с угловой скоростью со. В момент времени 1.- концы накопителей энергии находятся в крайнем положении. Ли нейные скорости их соответственно равны нулю и, следовательно, в момент времени поворотные силы Кориолиса не возникают. В момент времени 16 концы накопителей энергии имеют максимальные скорости о 9, о, о, 25 о, и при вращении всей системы имеют место поворотные ускорения указанных концов и, следовательно, имеют место Кориолисовы силы Р - Р 4, которые действуют в направлении, указанном стрелками, т. е. вдоль накопителей 30 энергии. Эти силы носят знакопеременный характер и содержит частоту, равную частоте изгибных колебаний накопителей энергии. Указанные силы вызывают сдвиговую деформацию чувствительных элементов 3 и 4, и, 35 следовательно, на гранях этих элементов возникает пьезоэлектрическое напряжение. Элементы 3, 4 ориентированы относительно кристаллографических осей таким образом, что с электродов 1 б и 17, соединенных вместе, сни мается напряжение, пропорциональное скорости вращения. Фаза этого напряжения зависит от направления вращения, а амплитуда - от скорости вращения.Далее сигнал, пропорциональный скорости вращения, может быть преобразован с помощью электронных схем в напряжение постоянного тока, полярность которого определена направлением вращения,Предлагаемый прибор обладает чувствительностью к вращению только вокруг одной оси, а именно вокруг оси Л (фиг. 1).При вращении вокруг оси Х также возникают Кориолисовы силы, вызывающие сдвиг элементов 3 и 4 в направлении оси Л. Но при такой деформации пьезоэлектрическое напряжение на гранях не возникает.При вращении системы вокруг оси У Кориолисовы силы вообще не появляются, так как вектор линейной скорости параллелен оси вращения,Конструктивное оформление предлагаемого устройства может быть различным. Важно лишь то, что вся система должна быть жестко закреплена за центральный элемент 15, выполненный из пепьезоэлектрического материала.Предмет изобретенияПьезоэлектрический датчик угловой скорости, выполненный в виде Н-образного элемента, состоящего из двух плоских прямоугольных резонаторов, снабженных расположенными на их наружных боковых поверхностях электродами и соединяющей эти резонаторы прямоугольной связкой, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и увеличения чувствительности датчика, соединяющая резонаторы прямоугольная связка состоит из двух секций, между которыми установлен третий резонатор, размеры которого меньше размеров основных резонаторов, соединенный с неподвижным опорным элементом.265963Уб бг.ЗСоставитель Л, Рубинчикактор Н. Д. Воликова Техред А. А, Камыщникова Корректор Л, И. Гаврилова каз 1654/8 Тираж 480 Подписно 1 ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва Ж, Раушская наб., д, 415Типография, пр, Сапунова,