Датчик ударных ускорений

Сфез Советски СоциалистчесРеснублн ОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ 1) Дополнительное к авт. свид-ву) Заявлено 05.12.77 (21) 2550488/ 5 О Р 15/О оединением заявки й осударственний комитет СССР и изобретений ткрытий.И.Лерж Ги ститут геологии и геофизики Сибирского отделения АН ССС и Новосибирский государственный университет(71) Заяви УСКОРЕН 54) ДАТЧИК к и еИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мощных механических ударов.Известны датчики ускорений пьезоэлектрического типа содержащие корпус, пьезоэлемент и инерционную массу, а также калибровочное устройство 13 и 2,Наличие калибраторов в известных конструкциях дает возможность повысить точность измерения, но только для измерений вибраций, а не ударных воздействий. Использование этих конструкций при ударных воздействиях в целях калибровки невозможно, так как калибровка датчиков должна производиться при воздействии периодического измеряемого ускорения, что исключает использование подобного калибратора для калибровки датчика, измеряющего ударные, т.е. импульсные ускорения.Акселерометр может быть калиброван без воздействия измеряемого ускорения, однако при калибровке этим методом проверяется только чувствительность йьезоэлемента к статической деформации, а не чувствительность датчика в целом как механической сис-ЗО темы к импульсным ускорениям. Таким образом, этот метод калибровки также не пригоден для калибровки датчиКов, измеряющих импульсные ускорения, та как не позволяет получить частотные характеристики датчиков.Кроме того, в вышеуказанных датч ках, имеющих калибровочное устройство, использовано клеевое соединение элементов датчика, что снижает механическую прочность пьезоэлемента, так как в нем создаются эначительйые механические напряжениявследствие усадки клея в процессе его отвердевания.Наиболее близким по технической сущностй к изобретению является пь зоэлектрический датчик, содержащий корпус, инерционную массу и пьезоэлемент с нанесенными электродами, выполненный по схеме с предварительным поджатием упругим элементом 31.. Основной недостаток датчиков с поджатым пьезоэлементом - несовершен ство контактных поверхностей пьезо" электрического элемента и корпуса, пьезоэлемента и инерционной массы (шероховатости, неплоскость).Контакт происходит не по всей поверхности, а в ее отдельных тдчках. Это приводит3 бб 4104 4 к повышенной концентрации напряжений ет через некоторое время все дефекты в этих точках и, следовательно, к сни- контактных поверхностей. Таким ображению верхнего предела допустимых зом, ударные нагрузки распределяются ускорений, что и ограничивает свер- по всей плоцади пьезоэлемента, и это ху диапазон измеряемых величин. повышает ударопрочность датчика.Для датчика характерна низкая точ- .Дальнейшее повышение точности при.ность измерений за счет разрушения 5 мощных ударах достигается применением контактной поверхности, так как вслед- калибратора, который работает следуствие разрушения меняется механичес- ющим образом. через проводящий виток кая резонансная частота всего датчи- пропускается импульс тока, напрмер, ка, а это, в свою очередь, приводит путем разряда конденсатора через нек изменению чувствительности датчика 10 го. В инерцйонной массе, плоская часть в целом и к снижению точностй. При которой параллельна витку, наводится увелйчении верхнего предела измеряе- ток, обратный по знаку току, текущемых ускорений точность измерений сни- , му по витку (согласно закону Ленца),ейжается еще и за счет того, что под отталкивание антипараллельных ток д ствием мощных механических ударов Ы сообщает инерционной массе механичест ов происходит изменение пьезоэлектри- . кий импульс, что эквивалентно нанесеческих свойств элемента, что требует нию Удара. Точность калибровки с,по- регулярной калибровки датчика. мощью такого устройства обусловленаЦелью изобретения является расин- точностью воспроизведения характерение диапазона измеряемых ускорений 20 ристик импульса тока, обусловленной и повышение точности измерений, а так" в свою очередь стабильност ю гу р щенйе кднструкции прибора. рических размеров датчика и параметЭто дбстигается тем, что в датчик, ров электрической цепи, т.е. величисодержаций корпус, пьезоэлемент с на- ны конденсатора и величины первона"несенными электродами и инерцйонную " , чального напряжения на нем.массу, прижатые к корпусу упругимэлементами, введен калибровочный узм, формула изобертениявыполненный в виде катушки индуктив-". 1. Датчйк ударности, размещенной над ийерционнойдержащйй корпус, пьезоэлемент с намассой:соосно с пьезоэлементом и от-" несеяными электродами и деленной от корпуса и йнерционноймассу прижатые к .корпусумасси, являющейся токовыводом, изо- : элементом о -т л и ч юс целью повышения точности,лирующими прокладками, а электроди тем, что, с целью ловывыполнены из текучего материала, При расширения диапазона измерения и уп"этом катушка индуктивности вйполнена" "Ращения конструкции, в него введенел, выполненный в вив виде незамкнутого витка и совмще" З 8 калибровочный узел выпона с упругим элементом в Форме таре- де катушки индуктйвности, размещенной льчатой пружини, разрезанной вдолЬ: над инерционной массой сооразующей.; зоэлементом и отделенной от корпусаНачертеже схематически изображен:. и инерционной массы, являющейся токопьезоэлектрический датчик ударных ус выводом, изолирующими прокладками,.корений. -. - . а электроды выполнены из текучегоДатчик Ударных ускорений содер- материала.жит корпус 1, электроды 2 из текуче. Датчик по п. 1, о т л и ч а юго матЬриала, пьезоэлемент 3, инер-щ и й с я тем что катушционную,массу, одновременно являющу ности вйполнена в виде незамкнутогон 5 аюся токовыводом 4, тарельчатую пружи- витка и сбвмещена с упругину , разрезанную вдоль образующей в Форме тарельчатой пружины, разреизолирующие прокладки б и 7, стопорное занной вдоль своей образующей,кольцо 8 и припаянные к пруяййе"про- Источники инФормации пр няво внимание при экспертизеРабота датчика основана на преобра- . 1, Авторское свидетельство СССРзовании механических напряжений пье 344359, кл. 0 01 Р 15/08, 1970.зоэлемейта, вызванных действием при. Авторское свидетельство СССРложенных ускорений, в электрический Р 502333, кл, 0 01 Р 15/08, 1973.сйгнал-аналог. Материал текучих про- .3.Пеллинец В.С. Измерение ударныхкладок, будучи под нагрузкой, заполняускорений. М., 1975, с. 185:66404 Составитель Н.МараховскаяРедактор Т.Клюкина Техред Н.Бабурка Корректор И. сно Филиал ППП Патент.ф, г,ужгород, ул.Проектная 2985/43 Тираж 1089 ЦНИИПИ Государственн по делам изобрете 113035, Москва, Жр РПодпго комитета СССРий и открытийуюская наб.,д.4/