Угловой пьезорезонансный акселерометр

СОЮЗ СОВЕТСХИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 119) 111) С 01 Р 15/ ИЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛЬСТВУ СА МА СИОМУ(56) 1, АвВ, 475553,20,07.73.2. Патекл. С 01 Р етельс5/08,тонт США В 41 15/1 О, 22.0 57,.7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) (57) УГЛОВОЙ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙАКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий установленные в корпусе упругие элементы, элементы предварительного поджатия ицилиндрические силопередающие элементы, между которыми установленыпьезорезонаторы, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширениядиапазона измерений, в корпусе между упругими элементами установленротор, внутри которого соосно и жестко закреплены два пьезорезонатора,выполненных в виде дисков, а цилиндрические силопередающие элементыустановлены в корпусе с возможностьюсвободного вращения.Изобретение относится к измерейиюпараметров движения, в частности кугловым низкочастотным акселерометрам с вибрационно-частотным первичным измерительным преобразователемпьезорезонансного типа.Известны измерители угловых ускорений струнного типа, имеющие отнесительно низкие диапазон измеренийи надежность, обусловленные ограни Очением по прочности струнных элементов 1.13.Наиболее близким к предлагаемомуакселерометру по технической сущности и достигаемым результатам является устройство, содержащее установленные в корпусе упругие элементы, элементы предварительного поджатия ицилиндрические силопередающие элементы, между которыми установлены Опьезорезонаторы. Усилие растяжениясжатия пьезорезонаторов передаетсяот инерционных масс посредством цилиндрических снлопередающих элементов 23, ргНедостатком устройства являетсяограниченный диапазон измерения,;обусловленный прочностью пьезорезонаторов при перегрузках., Цель изобретения - расширениедиа-ЗОйазона измерения угловых ускорений.тУказанная цель достигается тем,что в угловом пьезорезонансном акселе-рометре, содержащем установленныев корпусе упругие элементы, элемен 35ты предварительного поджатия и цилиндрические силопередающие элементы, между которыми установлены пьезорезонаторы, в корпусе между упругими элементами установлен ротор,внутри которого соосно с осью вращения жестко закреплены два выполненных в виде дисков пьезорезонатора, а цилиндрические силопередающиеэлементы установлены в корпусе с воз можностью свободного вращения,На фиг. 1 представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра на фиг. 2 - кинематическаясхема чувствительного элемента ак 0селерометра; на фиг. 3-5 - три состояния точек контакта резонатоторовлс силопередающимн элементами.Угловой пьезорезонансный акселерометр содержит корпус 1 с установленным в нем ротором 2. Пьезорезонаторы 3 и 4 жестко закреплены внутри ротора 2 соосно с осью его вращения. Ротор 2 установлен меяду ,пругими элементами 5, создающими возвратный момент к измеряемым угловым ускорениям. Цилиндрические снлопередающие элементы 6 и 7 установлены в корпусе 1 с возможностью свободного вращения относительно их осей симметрии таким образом, чтобы их боковые стенки пересекали друг друга в специально выполненных пазах. Между элементами 6 и 7 жестко зажаты резонаторы 3 и 4. Первый 8 и второй 9 элементы предварительного поджатия фиксируют центры вращения цилиндрических силопередающих элементов 6 и 7 относительно корпуса 1. Акселерометр закрыт крышкой (не показана). Кроме этого, устройство содержит раму ротора 10 с диэлектрическими держателями 11, в которых выполнены электрические выводы 12. Ротор 2 зафиксирован по центру ак,селерометра с помощью собственных опор (не показаны), опирающихся на фиксирующие планки 13. Цилиндрические силопередающие элементы 6 и 7 выполнены в виде корпусов 14, вцентрах осей симметрии которых установлены шарикоподшипники 15. Фиксирующие планки 13 закреплены на корпусес помощью винтов 16, Рабочие положения упругих элементов 5 изменяются с помощью регулировочных винтов 17. Перемещения элементов 8 и 9 предварительного поджатия осуществляются эксцентричными винтами 18, Конструкция обеспечивает постоянное усилие поджатия пьезорезонаторов.Угловой пьезорезонансный акселерометр работает следующим образом.При наличии угловых ускорений ротор 2 в силу собственной инерционности поворачивается на уголф (фиг. 2). На этот же угол перемещаются резонаторы 3 и. 4, поворачивающие элементы 6 и 7 на углы ф , в резуль 1 тате чего изменяются углы приложенияэусилии, передаваемых через элементы 6 и 7 на пьезореэонаторы 3 и 4 по отношению к осям 2элементов 3 и 4.Крутящий момент ротора 2 опредеяется его собственным моментом ине -рии и жесткостью пружин 5. На фиг. 3-5ф . 3 5 показаны три состоянияЕ сточек контакта элементов 3 4 (Д109103При отсутствии ускорений (фиг. 3) угол между осью Е и осью приложения усилия к элементам 3 и 4 равен 1., что соответствует начальным .частотам генерации Г .5При наличии положительного вектора углового ускорения (фиг, 4) ротор 2 поворачивается на угол +-, обеспечивая поворот резонаторов 3 и 4 и изменение резонансных частот К0 на + ДЕ 1 . При этом точки А,Д,В;С по-прежнему находятся на одной прямой, а расстояние между ними остается неизменным.Аналогнчным образом осуществляется 15 поворот ротора 2 при отрицательном ;векторе углового ускорения (фиг. 5).Угол поворота ротора 2 ограничен в реальной конструкции (фиг. 1) с 77 4помощью выступов на корпусе 1. Пос" ле упора ротора 2 о выступы (в случае превышения. угловыми ускорениями диа/пазона измерений) чувствительности резонаторов 3 и 4 к угловым ускорениям становятся нулевыми. Вращение элементов 6 и 7 ограничено с помощью их собственных пазов, что эффективно защищает элементы 3 и 4 от разрушения в диапазоне угловых перегрузок.Предлагаемая конструкция углового пьезорезонансного акселерометра благодаря постоянному сжимающему напряжению в резонаторах во всем диапазонеизмеряемых угловых ускорений позволяет повысить диапазон измерейия и надежности работы устройства в целом в тяжелых уровнях угловых вибра- ф ций и перегрузок,1091077 оставитель К, Лукомскийехред Л.Микеш Корректор М. Шаров Редактор Л, Фил Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул, Проектна акаэ 3074/41 Тираа 823 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5