Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений

(19) (И) 9 А Р 15/09 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 14941/24-10.03.90. Бюл. Нфвосибирский эл тротехничес кий и О.Ю,Лали м 3 ьство СССР /09, 1970. тво СССРе ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ГРАДУИРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ПЬКЗОДАТЧИКА УСКОРЕНИЙ(57) Изобретение относится к измери"тельной технике. Цель иэобретенияповышение точности градуировки. Градуировочное устройство пьезодатчикаускорений состоит из основания 1,инерционного элемента 2, двух пьезоэлементов 3 и 4, расположенныа напротивоположных сторонах основания.Пьезоэлемент 4 имеет электроиэолиро1553909 ванные друг от друга воздушным промежутком электроды 5 и 6,соединенные между собой коммутационным элементом, О нование 1 прикреплено к исследуемом объекту 9. В режиме градуировки сначала измеряют поперечную чувствительность. Для этого исследуемый объеКт 9 неподвижен, а на электроды 5 и 6, (коммутационный элемент разомкнут) подают синусоидальные электрические с гналы одинаковой амплитуды, частот 1 и противоположной фазы. В этомучае в двух половинах пьезоэлемент 4 возбуждаются противофазные механ ческие колебания, вызывающие попер чные колебания пьезацатчика ускорен . Эти колебания преобразуются пьезо- э ементом 3 в электрический сигнап. Д лее определяют поперечную чувствяИзобретение относится к измерительной технике.Цель изобретения - повышение точностн градуировки за счет определея влияния крепления пьезодатчика на етого поперечную чувствительность.На фиг. 1 показано градуировочное устройство пьезодатчика ускорений, об" вид; на фиг,2 - электрическая схема в лючения пьезоэлементов при градуирове пьезодатчика, закрепленного на исследуемом объекте; на Фиг. 3 - электрическая схема включения пьезоэлементов п и измерении ускорений объекта с помощью пьезодатчика ускорений.40Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений содержит основание 1, инерционный элемент 2 и пьезоэлемент 3. При этом пьезоэлемент 3 прикреплен к основанию 1 и инерционному эле менту 2. Пьезоэлемент 4 с электродам 5 и 6 приклеен симметрично пьезоэлементу 3 на противоположной стороне аснования 1. Устройство содержит также крьппку 7, прикрепленную, например, 50 завальцовкой к основанию 1. Антивибрационный кабель 8 неподвижно закреп. л:ен клеем в крьппке 7, Основание 1 прикреплено к исследуемому обьекту 9 кдеем или винтами. Проводники 10-13 собраны в кабель 8. Параллельно половинам пьезоэлемента 4 включены конденсаторы 14 и 15. Электроизолированные друг от друга воздушным промежутком тельность во всем рабочем диапазонечастот, В режиме градуировки производят проверкучувствительности пьезодатчика ускорений в рабочем направлении. Дня этого на электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 подают электрические сигналы одинаковой амплитуды, частоты иФазы. При действии этих сигналов впьезоэлементе 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезоэлемента ускоренийв рабочем направлении. Эти колебанияпреобразуются пьезоэлементом 3 вэлектрический сигнал. После режимаградуировки проводники 12 и 13 соединяют коммутационным элементом. Послеэтого устройство готово для работы врезюме измерения ускорения объекта 9.3 ил. электроды 5 и 6 соединены между собой коммутационным элементом 16.Пьезоэлементы 3 и 4 представляют собой плоские пластины, изготовленные из пьезокерамики поляризованной по толщине. Ось поляризации пьезоэлемента 3 направлена в противоположную сторону по отношению к оси поляризации пьезоэлемента 4.Конденсаторы 14 и 15 припаяны к проводникам 10, 12 и 13. Емкости этих конденсаторов подобраны при изготовлении пьезодатчика таким образом, чтобы при изгибной деформации основания 1 и замкнутом коммутационном элементе 16 электрический сигнан между проводниками 11 и 13 (фиг. 3) бып равен нулю,Градуировочное устройство пьезодатчика ускорений работает в двух режимах.В режиме градуировки исследуемый объект 9 неподвижен, На электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4 градуировочного устройства подают синусоидальные элект" рические сигналы Бг и П . (Фиг. 2) от двух независимых генераторов (не показаны) . Электрические сигналы имеют одинаковую амплитуду, частоту и противоположные Фазы.В этом случае в двух половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются противофазные механические колебания, вызывающие поперечные колебания пьезодатчика ускорений отно3909 6После этого устройство готово дляработы в режиме измерения ускорения:.объекта 9, В этом режиме исследуемый объект подвергается воздействию вибрации или ударов. При этом объект 9 движется ускоренно и деформируется.Ускорение и деформации от объекта 9 передаются основанию 1 и воспринима" ются пьезоэлементом 3, вырабатывающим электрический сигнал, пропорцио-, нальный механическим напряжениям от ускорений и деформаций исследуемого объекта 9. Одновременно в пьезоэлементе 4 вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный только. деформации исследуемого объекта.9. Благодаря различной полярнос. ти пьезоэлементов 3 н 4 при их 20 последовательном включении электрические сигналы, возникающие в указанных пьезоэлементах от изгибной деформации объекта 9,вычитаются. При этом конденсаторы 14 и 15 обеспечива ют полную взаимную компенсацию указанных сигналов, В этом случае с проводников 11 и 13 снимается электрический сигнал Б, пропорциональный только ускорению объекта 9 (фиг. 3).30Формула из обретения 5 155сительно исследуемого объекта 9, Этиколебания преобразуются пьезоэлементом 3 в электрический сигнал П, который с помощью проводников 10 и 11передается на измерительный прибор(не показан). Электрический сигналЦ характеризует поперечную чувствительность пьезодатчика. Изменяя плавно частоту электрических сигналов0, и Б н измеряя электрический сиггунал Уопределяют поперечную чувствительность пьезодатчика во всем рабочем диапазоне частот, При этом начастоте поперечного резонанса закрепленного датчика его поперечные колебания имеют максимальную величину, поэтому электрический сигнал П такжемаксимален.После измерения поперечной чувствительности производят проверку чувствительности пьезодатчика ускоренийв рабочем направлении. В этом случаена электроды 5 и 6 пьезоэлемента 4подают электрические сигналы П иПг одинаковой амплитуды, частоты ифазы. При действии этих сигналов вобеих половинах пьезоэлемента 4 возбуждаются синфазные механические колебания, возбуждающие колебания пьезодатчика ускорений в рабочем направлении . Эти колебания преобразуютсяпьезоэлементом 3 в электрический сиг"нал П, который характеризует чувствительность пьезодатчика ускорений врабочем направлении. Плавно изменяячастоту электрических сигналов Ог,и П и сохраняя одинаковыми их ам"плитуды и фазы, определяют чувсгвительность пьезодатчика ускорений врабочем направлении.После проверки чувствительностизакрепленного пьезодатчика в поперечном и рабочем направлении градуировкузаканчиваог и проводники 12 и 13 сое-:диняют между собой коммутационнымэлементом 16,Градуировочное устройство пьезо"датчика ускорений, содержащее первый 35 пьезоэлемент закрепленный междуинерционным элементом и основанием, и второй пьезоэлемент, закрепленный на противоположной стороне основания, о т л и ч а ю щ-е е.с я тем, что, с 4 О целью повышения точности градуировкиэа счет определения влияния крепления пьезодатчика на его поперечную чувствительность,один из электродов второго пьезоэлемента выполнен в ви" 45 де электроизолированных одна от другой частей, соединенных между собой введенным коммутационным элементом..Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревск Редак акаэ 454 Тираж 446 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул. Гагарина, 101