ES2991070T3

ES2991070T3 - Transductor de aceleración

Info

Publication number: ES2991070T3
Application number: ES21204675T
Authority: ES
Inventors: Marco Laffranchi; Tobias Frommenwiler; David Weber
Original assignee: Kistler Holding AG
Current assignee: Kistler Holding AG
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2024-12-02
Anticipated expiration: 2041-10-26
Also published as: CN114441803B; EP3992638B1; JP2022074049A; EP3992638A1; KR20220059428A; US20220137090A1; US11747361B2; CN114441803A; JP7244604B2; KR102705843B1; EP3992638C0

Abstract

La invención se refiere a un sensor de aceleración (1) con al menos un elemento piezoeléctrico (10, 10', 10"), con al menos una masa sísmica (11, 11', 11") y con un cuerpo base (12); dicho sensor de aceleración (1) está dispuesto en un sistema de coordenadas rectangular con un eje transversal (x), un eje longitudinal (y) y un eje vertical (z); y dicho cuerpo base (12) presenta superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) y superficies laterales normales (12.6, 12.7), cuyas superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) están dispuestas tangencialmente al eje vertical (z), y cuyas superficies laterales normales (12.6, 12.7) están dispuestas perpendiculares al eje vertical (z); en donde el sensor de aceleración (1) tiene exactamente tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") y tres masas sísmicas (11,11', 11"); en donde exactamente un elemento piezoeléctrico (10,10', 10") está unido a cada una de tres superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2,12.3); en donde exactamente una masa sísmica (11,11', 11") está unida a cada uno de los tres elementos piezoeléctricos (10,10', 10"). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transductor de aceleración

Campo técnico

La invención se refiere a un transductor de aceleración según el preámbulo de la reivindicación independiente.

Estado de la técnica

La aceleración de un objeto físico se registra en muchas aplicaciones muy diferentes, como la robótica, la producción de energía, el transporte, etc. Los golpes y vibraciones del objeto físico que actúa sobre el objeto físico se registran como aceleraciones. Las aceleraciones se dan como múltiplos de la aceleración gravitacional g=9.81 m seg-2 Las magnitudes típicas de las aceleraciones registradas son /-500 g con rangos de medición de 2 Hz a 10 kHz. Para registrar las aceleraciones, se fija un acelerómetro en el objeto físico.

El documento CH399021A1 muestra un acelerómetro de este tipo con masa sísmica, un sistema piezoeléctrico y un cuerpo base. Para protegerlo contra influencias ambientales nocivas, el transductor de aceleración tiene una carcasa en la que están dispuestos la masa sísmica, el sistema piezoeléctrico y el cuerpo base. El acelerómetro se fija al objeto físico por medio de la carcasa. Al acelerar, la masa sísmica esta ejerce una fuerza sobre el sistema piezoeléctrico que es proporcional a su aceleración. El sistema piezoeléctrico incluye múltiples discos planos de material piezoeléctrico con alta sensibilidad al efecto longitudinal piezoeléctrico. Bajo la acción de la fuerza, el material piezoeléctrico genera cargas piezoeléctricas, la cantidad de cargas piezoeléctricas generadas siendo proporcional a la magnitud de la fuerza. En el efecto longitudinal piezoeléctrico se generan cargas piezoeléctricas en los mismos lados frontales de los discos, sobre los cuales la fuerza actúa también como fuerza normal. Cada disco tiene dos caras frontales en las que se generan cargas piezoeléctricas de polaridad opuesta. El sistema piezoeléctrico presenta además electrodos finos de material conductor de electricidad para recoger las cargas piezoeléctricas de ambas caras frontales. Cada electrodo tiene una superficie del tamaño de una cara frontal. La superficie del electrodo se encuentra directa y completamente sobre la cara frontal. Además, el sistema piezoeléctrico se pretensa mecánicamente mediante un casquillo de pretensado entre la masa sísmica y el cuerpo base. La pretensión mecánica cierra poros microscópicamente pequeños entre las caras frontales y los electrodos, de modo que todas las cargas piezoeléctricas generadas sean captadas, lo cual es importante para la linealidad del acelerómetro la linealidad siendo la relación entre el número de cargas piezoeléctricas y la magnitud de la fuerza. Las cargas piezoeléctricas pueden derivarse eléctricamente como señales de aceleración. Las señales de aceleración derivadas eléctricamente se pueden convertir eléctricamente en una unidad convertidora.

El documento DE69405962T2 también describe un acelerómetro con masa sísmica y un sistema piezoeléctrico sobre una placa de circuito. El acelerómetro registra las aceleraciones según el efecto de empuje transversal como fuerza cortante a lo largo de un eje. El sistema piezoeléctrico está dispuesto entre la masa sísmica y la placa de circuito. La unidad convertidora está ubicada sobre la placa de circuito.

Ahora el sistema piezoeléctrico del CH399021A1 sólo es sensible a una fuerza normal a lo largo de un eje. Y también el sistema piezoeléctrico de la fuente DE69405962T2 sólo es sensible a una fuerza cortante a lo largo de un eje. Sin embargo, lo deseable son acelerómetros que puedan registrar simultáneamente aceleraciones a lo largo de varios ejes de un sistema de coordenadas rectangular.

El documento RU1792537C1 da a conocer un acelerómetro que puede registrar aceleraciones en tres dimensiones físicas. Un sistema piezoeléctrico con seis discos planos de material piezoeléctrico y seis masas sísmicas está montado sobre un cuerpo base en forma de cubo con seis superficies. Dos superficies están alineadas normalmente con uno de los tres ejes perpendiculares; en lo sucesivo, este eje se denomina eje normal. En cada una de las seis superficies, se coloca un disco plano entre la superficie y una masa sísmica. Los discos están pretensados mecánicamente contra el cuerpo base mediante una carcasa de precarga externa. Por tanto, el sistema piezoeléctrico tiene un par de discos para cada uno de los tres ejes normales. Los discos tienen una alta sensibilidad al efecto de empuje transversal. En el efecto de empuje transversal se generan cargas piezoeléctricas en las mismas caras frontales de los discos, sobre las cuales actúa una fuerza de corte tangencial al eje normal; en lo sucesivo, este eje se denomina eje tangencial principal. El sistema piezoeléctrico también tiene electrodos de material conductor de electricidad para recoger las cargas piezoeléctricas de los extremos de los discos.

Según el documento RU1792537C1, el sistema piezoeléctrico incluye, para cada uno de los tres ejes normales, un par de discos de material piezoeléctrico con alta sensibilidad a una fuerza de corte a lo largo de un eje tangencial principal.

Desafortunadamente, no se puede evitar que el material piezoeléctrico tenga una sensibilidad más o menos alta a las fuerzas de corte a lo largo de diferentes ejes. El material piezoeléctrico con alta sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje tangencial principal también tiene, aunque baja, sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo de un eje perpendicular al eje tangencial principal y perpendicular al eje normal, en adelante este eje se denominará eje tangencial secundario. Ambas fuerzas de corte, la que actúa a lo largo del eje tangencial principal y la que actúa a lo largo del eje tangencial secundario, generan cargas piezoeléctricas en las caras frontales de los discos. Por ejemplo, el cuarzo como material piezoeléctrico tiene una alta sensibilidad a la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial mayor, que es un factor 7 mayor que la baja sensibilidad a la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial menor.

Por lo tanto, la baja sensibilidad del material piezoeléctrico a la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario puede distorsionar la detección de la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal; las correspondientes cargas piezoeléctricas se denominan en lo sucesivo cargas piezoeléctricas de interferencia. Para evitar esta corrupción, el par de discos con polaridad opuesta se conecta eléctricamente en serie para cada uno de los tres ejes normales según el documento RU1792537C1. Esto tiene la ventaja de que una fuerza de corte que actúa a lo largo del eje tangencial secundario genera en las caras frontales de los dos discos el mismo número de cargas piezoeléctricas de interferencia, que sin embargo tienen polaridad opuesta y son extraídos al conectar en serie.

El documento EP0546480A1 también describe un transductor de aceleración que detecta aceleraciones con un sistema piezoeléctrico después del efecto de empuje transversal con alta sensibilidad como fuerzas de corte a lo largo de tres ejes tangenciales principales perpendiculares entre sí. En una realización según la figura 8, el sistema piezoeléctrico consta de seis discos hechos de material piezoeléctrico, para cada uno de los tres ejes tangenciales principales se conecta eléctricamente en serie un par de discos con polaridad opuesta. El acelerómetro requiere sólo de tres masas sísmicas, una para cada uno de los tres ejes tangenciales principales. Al conectar en serie se extraen para cada uno de los tres ejes tangenciales principales las cargas piezoeléctricas de interferencia que se originan por fuerzas de corte a lo largo de los ejes tangenciales secundarios.

Y el documento US5539270A1 también hace referencia a un acelerómetro para registrar aceleraciones en tres dimensiones físicas. Se proporciona un sistema piezoeléctrico para cada dimensión, cada sistema piezoeléctrico tiene dos placas hechas de material piezoeléctrico. Las dos placas están unidas materialmente entre sí a través de caras frontales orientadas entre sí. La conexión cohesiva es eléctricamente aislante. En los extremos opuestos de las placas se colocan electrodos que recogen cargas piezoeléctricas generadas bajo el efecto de una fuerza normal. Los tres sistemas piezoeléctricos están unidos mecánicamente a un soporte. El soporte tiene conductores eléctricos que conducen las cargas piezoeléctricas de los electrodos. No se prevén masas sísmicas.

A menudo hay poco espacio disponible para conectar el acelerómetro al objeto físico. Por tanto, el acelerómetro debería tener unas dimensiones exteriores pequeñas, inferiores a 50 cm3. También se desean medir frecuencias de más de 10 kHz. Y como la frecuencia de resonancia del acelerómetro es inversamente proporcional a su peso, debería tener un peso reducido.

El documento CN201152880Y muestra un acelerómetro con un sistema piezoeléctrico, una masa sísmica y un cuerpo base. El cuerpo base es cilíndrico y termina en una cara frontal normal a lo largo de un eje vertical. El sistema piezoeléctrico se pretensa mecánicamente a lo largo de un eje normal, que es perpendicular al eje vertical, mediante un casquillo de pretensado entre el cuerpo base y la masa sísmica. El casquillo de precarga es cilíndrico hueco y termina con una superficie lateral en un plano de la superficie frontal normal del cuerpo base. La masa sísmica tiene forma de disco y termina con una superficie lateral también en el plano de la cara frontal normal del cuerpo base. En este plano, en la realización de un amplificador de carga, está dispuesta una unidad convertidora en las superficies laterales del casquillo de polarización y de la masa sísmica, así como en el lado frontal normal del cuerpo base, lo que ahorra espacio.

El inconveniente de esta disposición del transductor en las superficies laterales del casquillo de precarga y de la masa sísmica, así como en la cara frontal normal del cuerpo base, es la formación de una derivación de fuerzas entre la masa sísmica y el cuerpo base. Por lo tanto, la masa sísmica ya no puede vibrar libremente bajo el efecto de la aceleración, por lo que se inhibe una fuerza ejercida sobre el sistema piezoeléctrico debido a la inercia de la masa sísmica, por lo que la fuerza ya no es proporcional a la aceleración y se generan las cargas piezoeléctricas por el material piezoeléctrico que tampoco ya son proporcionales a la aceleración a registrar. Por tanto, la derivación de fuerza distorsiona el registro de la aceleración.

Un primer objeto de la presente invención es proporcionar un acelerómetro que pueda detectar aceleración en múltiples dimensiones físicas simultáneamente. La invención se propone como segundo objetivo crear un transductor de aceleración que registre la aceleración con la mayor precisión posible. El tercer objetivo de la invención es que el transductor de aceleración tenga unas dimensiones exteriores pequeñas y un peso reducido. El cuarto objetivo de la invención es proporcionar un acelerómetro para altas frecuencias de medición de más de 10 kHz. Y el quinto objetivo de la invención es poder fabricar el transductor de aceleración de forma económica.

Presentación de la invención

Al menos una de las tareas se resuelve mediante las características de la reivindicación independiente.

La invención se refiere a un transductor de aceleración con un cuerpo base, con al menos un elemento piezoeléctrico, con al menos una masa sísmica y con una unidad convertidora; que el cuerpo base tiene superficies laterales tangenciales y superficies laterales normales, que las superficies laterales tangenciales están dispuestas tangencialmente a un eje vertical y que las superficies laterales normales están dispuestas normales al eje vertical; en el que exactamente un elemento piezoeléctrico está unido a al menos una superficie lateral tangencial; en el que exactamente una masa sísmica está unida al elemento piezoeléctrico; en donde la masa sísmica, cuando se acelera, ejerce una fuerza cortante proporcional a la aceleración sobre el elemento piezoeléctrico al que está unida; en el que el elemento piezoeléctrico genera cargas piezoeléctricas bajo la acción de la fuerza de corte, cargas piezoeléctricas que pueden disiparse a la unidad convertidora; estando dispuesta la unidad convertidora exclusiva y directamente sobre una superficie lateral normal del cuerpo base; o en el que la unidad convertidora está dispuesta exclusivamente sobre un soporte, que está fijado a una superficie lateral normal del cuerpo base.

La disposición directa de la unidad convertidora sobre el cuerpo base o la disposición indirecta de la unidad convertidora a través de un soporte sobre el cuerpo base tiene la ventaja de que el cuerpo base con el elemento piezoeléctrico, con la masa sísmica y con la unidad convertidora se puede prefabricar antes de que el producto intermedio sea de ser fijado en la carcasa de protección frente a influencias ambientales nocivas, lo que hace que la instalación sea económica. Y entonces la unidad convertidora está dispuesta exclusiva y directamente sobre el cuerpo base o sobre el soporte. A diferencia del documento CN201152880Y, la disposición exclusiva de la unidad convertidora sobre el cuerpo base o sobre el soporte tiene la ventaja de que no se produce una derivación de fuerzas entre la masa sísmica y el cuerpo base, lo que distorsionaría la detección de la aceleración. Finalmente, la unidad convertidora en el cuerpo base o en el soporte es fácilmente accesible para una herramienta de contacto, de modo que el contacto del elemento piezoeléctrico con la unidad convertidora y el contacto de la unidad convertidora con una salida de señal se puede realizar de forma rápida y sencilla.

Otras configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las características de las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de las figuras

La invención se explica a continuación con más detalle mediante ejemplos de realización con ayuda de las figuras. Se muestran

La figura 1 es una vista de una parte de una primera realización de un transductor de aceleración con un transductor; La figura 2 es una vista de una parte de una segunda realización de un transductor de aceleración con un transductor; La figura 3 es una vista de un transductor con una unidad convertidora del transductor de aceleración según la figura 1;

La figura 4 es una vista de un transductor con una unidad convertidora del transductor de aceleración según la figura 2;

La figura 5 es una vista despiezada de una parte del transductor según las figuras 1 a 4;

La figura 6 es una vista superior del transductor según las figuras 1 a 5 bajo el efecto de una aceleración;

La figura 7 muestra una primera vista de una primera realización de un elemento piezoeléctrico del transductor según las figuras 1 a 5;

La figura 8 muestra una segunda vista de la realización del elemento piezoeléctrico según la figura 7;

La figura 9 muestra una primera vista de una segunda realización de un elemento piezoeléctrico del transductor según las figuras 1 a 5;

La figura 10 muestra una segunda vista de la segunda realización del elemento piezoeléctrico según la figura 9; La figura 11 es una representación esquemática de la derivación de las cargas piezoeléctricas del transductor según las figuras 1 a 5;

la figura 12 es una representación esquemática de un filtro de paso alto de la unidad convertidora del transductor según la figura 11;

La figura 13 es una representación esquemática de un filtro de paso bajo de la unidad convertidora del transductor según la figura 11;

La figura 14 es una vista de un primer paso en el montaje del transductor de aceleración según la figura 2, en el que los conductores de señal se guían al interior de una carcasa;

La figura 15 es una vista de un segundo paso en el montaje del transductor de aceleración según la figura 2, en el que los conductores de señal en la carcasa deben revestirse con compuesto de relleno;

La figura 16 es una vista de un tercer paso en el montaje del transductor de aceleración según la figura 2, en el que los conductores de señal cubiertos con masa de relleno quedan expuestos en algunas zonas de la carcasa;

La figura 17 es una vista de un cuarto paso en el montaje del transductor de aceleración según la figura 2, en el que el transductor se coloca en la carcasa; y

La figura 18 es una vista de un quinto paso en el montaje del transductor de aceleración según la figura 2, en el que la unidad convertidora del transductor hace contacto eléctricamente.

Formas de llevar a cabo la invención

Las figuras 1 y 2 muestran parte de dos realizaciones de un transductor de aceleración 1 según la invención. El transductor de aceleración 1 tiene un transductor 1.1, una carcasa 1.2, una unidad convertidora 1.3 y una salida de señal 1.4. El transductor de aceleración 1 está dispuesto en un sistema de coordenadas rectangular con tres ejes x, y, z, que también se denominan eje transversal x, eje longitudinal y, y eje vertical z.

La carcasa 1.2 protege el transductor de aceleración 1 de influencias ambientales nocivas como, por ejemplo, contaminación (polvo, humedad, etc.) y de efectos eléctricos y electromagnéticos de interferencia en forma de radiación electromagnética. La carcasa 1.2 está hecha de material mecánicamente resistente tal como metales puros, aleaciones de níquel, aleaciones de cobalto, aleaciones de hierro, etc. La carcasa 1.2 tiene una sección transversal rectangular, con un ancho a lo largo del eje transversal x preferentemente inferior a 5 cm, con una longitud a lo largo del eje longitudinal y preferentemente inferior a 5 cm y con una altura a lo largo del eje vertical z preferentemente inferior a 2 cm, de modo que tenga una pequeña dimensión exterior inferior a 50 cm3. La carcasa 1.2 tiene forma de copa con una abertura de carcasa 1.20 y un fondo de carcasa 1.23. La abertura de la carcasa 1.20 está dimensionada tan grande que la unidad de captación 1.1 se puede colocar a través de la abertura de la carcasa 1.20 y fijarse al fondo de la carcasa 1.23 y ponerse en contacto con la salida de señal 1.4. En el sentido de la invención, por contacto se entiende una conexión eléctrica y mecánica. La abertura de la carcasa 1.20 se puede cerrar mediante una tapa de la carcasa 1.21. El cierre se realiza preferentemente mediante unión de material, como por ejemplo soldadura, pegado, etc. El transductor de aceleración 1 está fijado a un objeto físico cuya aceleración debe registrarse a través de la carcasa 1.2. El método de fijación es arbitrario.

El transductor 1.1 tiene un primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'', una primera, segunda y tercera masa sísmica 11, 11', 11'' y un cuerpo base 12. El primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' y la primera, segunda y tercera masa sísmica 11, 11', 11'' están fijados al cuerpo base 12. El cuerpo base 12, a su vez, está fijado a la carcasa 1.2 Preferiblemente, el cuerpo base 12 se fija a la carcasa 1.2 mediante unión de material, como por ejemplo pegado, soldadura, etc.

El primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' constan de material piezoeléctrico tal como cuarzo (monocristal de SO2), galogermanato de calcio (Ca3Ga2Ge4O-M o CGG), langasita (LaaGasSiO-M o LGS), turmalina, ortofosfato de galio, piezocerámica, etc. El primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' tienen una alta sensibilidad a la fuerza a absorber. Los elementos piezoeléctricos primero, segundo y tercero 10, 10', 10'' son de sección transversal rectangular con una superficie preferiblemente inferior a 1 cm2 y con un espesor preferiblemente inferior a 2 mm. Con conocimiento de la invención, el experto en la técnica puede utilizar elementos piezoeléctricos de diferentes formas con otras formas de sección transversal, como por ejemplo un círculo, etc.

Preferiblemente, las masas sísmicas primera, segunda y tercera 11, 11', 11'' están hechas de material de alta densidad tal como iridio, platino, tungsteno, oro, etc. Para dimensiones externas pequeñas del transductor de aceleración 1, la primera, segunda y terceras masas sísmicas 11, 11', 11'' tienen una alta densidad, preferiblemente superior a 19 g/cm3. La primera, segunda y tercera masas sísmicas 11, 11', 11" son de sección transversal rectangular con una superficie preferiblemente inferior a 1 cm2 y con un espesor preferiblemente inferior a 5 mm. Con conocimiento de la invención, el experto en la técnica puede utilizar masas sísmicas de diferentes formas con otras formas de sección transversal como un círculo, etc. El experto también puede utilizar masas sísmicas hechas de materiales con menor densidad como acero, cerámica, etc.

El cuerpo base 12 está hecho de material mecánicamente rígido de baja densidad tal como AhO3, cerámica, cerámica de AhO3, zafiro, etc. El cuerpo base 12 es mecánicamente rígido para detectar una aceleración inelástica desde la carcasa 1.1 a la primera, segunda y tercera masa sísmica 11, 11', 11”. Para una elevada rigidez mecánica del transductor de aceleración 1, el cuerpo base 12 presenta un módulo de elasticidad elevado, preferentemente de 350 GPa a 470 GPa. Para garantizar que el transductor de aceleración 1 tenga un peso reducido, el cuerpo base 12 tiene una densidad baja, preferentemente inferior a 4 g/cm3. El cuerpo base 12 es preferentemente un cubo con seis superficies laterales 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.6, 12.7. Cuatro superficies laterales tangenciales 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 están dispuestas tangencialmente al eje vertical z. Dos superficies laterales normales 12.6, 12.7 están dispuestas perpendicularmente al eje vertical z. Las superficies laterales 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.6, 12.7 tienen en gran medida el mismo tamaño. Cada superficie lateral 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.6, 12.7 tiene un área superficial inferior a 1 cm2. En el sentido de la invención, el adjetivo "en gran medida" tiene el significado de "+/-10%". Cada uno de los ejes x, y, z es normal a dos de las caras laterales. Con el conocimiento de la invención, el experto en la materia puede realizar un cuerpo base de diferentes formas con diferentes formas de superficie, como por ejemplo un círculo, etc.

Una primera masa sísmica 11 y un primer elemento piezoeléctrico 10 están fijados a una primera superficie lateral tangencial 12.1 del cuerpo base 12. Una segunda masa sísmica 11' y un segundo elemento piezoeléctrico 10' están fijados a una segunda superficie lateral tangencial 12.2 del cuerpo base 12. Una tercera masa sísmica 11'' y un tercer elemento piezoeléctrico 10'' están fijados a una tercera superficie lateral tangencial 12.3 del cuerpo base 12. Entre una superficie lateral tangencial 12.1, 12.2, 12.3 y una masa sísmica 11, 11', 11'' está dispuesto un elemento piezoeléctrico 10, 10', 10''. Una cuarta superficie lateral tangencial 12.4 está libre.

Las masas sísmicas primera, segunda y tercera 11, 11', 11'' y los elementos piezoeléctricos primero, segundo y tercero 10, 10', 10'' están fijados al cuerpo base 12 a través de un primer, segundo y tercer medio de conexión interno 15. 15', 15'' y medios de conexión externos primero, segundo y tercero 16, 16', 16''. La unión se lleva a cabo mediante unión de material tal como pegado, unión por termocompresión, etc. Tal unión mecánica del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10", masa sísmica 11, 11', 11" y el primero, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 15, 15', 15", 16, 16', 16" facilita el montaje del transductor de aceleración 1 y puede realizarse de forma rápida y económica.

El primer, segundo y tercer medio de conexión interior y el primer, segundo y tercer medio de conexión exterior 15, 15', 15", 16, 16', 16" son un adhesivo de curado químico o un adhesivo físicamente estable o una combinación de un adhesivo de curado químico y un adhesivo físicamente estable. El primer, segundo y tercer medio de conexión interior y el primer, segundo y tercer medio de conexión exterior 15, 15', 15", 16, 16', 16" están adheridos preferiblemente con un adhesivo tal como epoxi, poliuretano, cianoacrilato, metacrilato de metilo, etc. El primer, segundo y tercer medio de conexión interior y el primer, segundo y tercer medio de conexión exterior 15, 15', 15", 16, 16', 16" son un aislante eléctrico con una resistencia eléctrica específica superior a 1012 Ümm2/m.

Como se muestra en la figura 5, el primer elemento piezoeléctrico 10 está unido a la primera superficie lateral tangencial 12.1 a través de un primer medio de conexión interior 15. La primera masa sísmica 11 está unida al primer elemento piezoeléctrico 10 a través de un primer medio de conexión externo 16. El segundo elemento piezoeléctrico 10' está unido a la segunda superficie lateral tangencial 12.2 a través de un segundo medio de conexión interior 15'. La segunda masa sísmica 11' está unida al segundo elemento piezoeléctrico 10' a través de un segundo medio de conexión externo 16'. El tercer elemento piezoeléctrico 10'' está unido a la tercera superficie lateral tangencial 12.3 mediante un tercer medio de conexión interior 15''. La tercera masa sísmica 11'' está fijada al tercer elemento piezoeléctrico 10'' mediante un tercer medio de conexión exterior 16''.

Preferiblemente, los elementos piezoeléctricos primero, segundo y tercero 10, 10', 10'' son resistentes al corte fijados mediante el primer, segundo y tercer medio de conexión interior y el primero, segundo y tercer medio de conexión exterior 15, 15', 15", 16, 16', 16" a la primera, segunda y tercera masas sísmicas 11, 11', 11" y al cuerpo base 12.

Cada primer, segundo y tercer medio de conexión interior y cada primer, segundo y tercer medio de conexión exterior 15, 15', 15", 16, 16', 16" es de sección transversal rectangular con una superficie preferentemente inferior a 1 cm2 y con un espesor de preferiblemente menos de 0,1 mm. Con el conocimiento de la invención, el experto en la técnica puede realizar medios de conexión internos y externos de diferentes formas con otras formas de sección transversal tales como un círculo, etc.

Los elementos piezoeléctricos primero, segundo y tercero 10, 10', 10'' tienen una alta sensibilidad al efecto de empuje transversal a lo largo de un eje tangencial principal h y una baja sensibilidad al efecto de empuje transversal a lo largo de un eje tangencial secundario n y una baja sensibilidad a el efecto transversal piezoeléctrico a lo largo de un eje normal a. Para cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10", el eje tangencial principal h es otro de los tres ejes x, y, z. Para cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10", el eje tangencial secundario n es otro de los tres ejes x, y, z. Para cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10", el eje normal a es otro de los tres ejes x, y, z.

Durante el efecto de corte transversal a lo largo del eje tangencial principal h o del eje tangencial secundario n, se generan cargas piezoeléctricas en las mismas caras frontales del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10", sobre las que actúa una fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal h o del eje tangencial secundario n.

Con el efecto transversal piezoeléctrico, se generan cargas piezoeléctricas en las superficies de cara lateral del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'', cuyas superficies de cara lateral son perpendiculares a las caras frontales del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10", sobre el cual se aplica una fuerza normal que actúa a lo largo de un eje normal a.

Cuanto mayor es la sensibilidad, más cargas piezoeléctricas se generan para una determinada magnitud de fuerza. En el sentido de la invención, los términos "alta sensibilidad" y "baja sensibilidad" están relacionados entre sí. Cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10'' genera más cargas piezoeléctricas por unidad de fuerza en al menos un factor de 5 con una alta sensibilidad para una fuerza cortante a lo largo de un eje tangencial principal h que con una baja sensibilidad para una fuerza cortante a lo largo de un eje tangencial secundario n o para una fuerza normal a lo largo de un eje normal a.

Por lo tanto, el material piezoeléctrico se elige de tal manera que para la detección de la aceleración se tengan en cuenta principalmente las cargas piezoeléctricas derivadas del efecto de empuje transversal a lo largo del eje tangencial principal h. Las cargas piezoeléctricas según el efecto de empuje transversal a lo largo del eje tangencial secundario n y según el efecto piezoeléctrico transversal a lo largo del eje normal a se denominan en lo sucesivo cargas piezoeléctricas de interferencia.

La figura 6 es una vista superior del transductor 1.1 bajo el efecto de una aceleración. Debido a la aceleración, las masas sísmicas primera, segunda y tercera 11, 11', 11'' ejercen una fuerza F en las caras frontales del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'', La fuerza F actúa por ejemplo en paralelo a lo largo del eje longitudinal y, lo que se muestra mediante flechas.

El primer elemento piezoeléctrico 10 tiene una alta sensibilidad a una fuerza de corte a lo largo del eje longitudinal y como eje tangencial principal h. Puesto que la fuerza F actúa a lo largo del eje longitudinal y, el primer elemento piezoeléctrico 10 genera para él cargas piezoeléctricas en las caras frontales de acuerdo con el efecto de empuje transversal. El primer elemento piezoeléctrico 10 tiene una baja sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje vertical z como eje tangencial secundario n y tiene una baja sensibilidad a una fuerza normal a lo largo del eje transversal x como eje normal a. La fuerza F actúa a lo largo del eje longitudinal y y ahí ejerce un momento de torsión a lo largo del eje vertical z. El primer elemento piezoeléctrico 10 genera en las caras frontales cargas piezoeléctricas de interferencia para el momento de torsión en función del efecto de empuje transversal.

El segundo elemento piezoeléctrico 10' tiene una alta sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje transversal x como eje tangencial principal h. Sin embargo, dado que la fuerza F actúa a lo largo del eje longitudinal y, el segundo elemento piezoeléctrico 10' no genera cargas piezoeléctricas en sus caras frontales. El segundo elemento piezoeléctrico 10' tiene una baja sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje vertical z como eje tangencial secundario n y tiene una baja sensibilidad a una fuerza normal a lo largo del eje longitudinal y como eje normal a. Puesto que la fuerza F actúa a lo largo del eje longitudinal y, el segundo elemento piezoeléctrico 10' genera para él cargas de interferencia piezoeléctricas de acuerdo con el efecto transversal piezoeléctrico sobre las superficies laterales.

Y el tercer elemento piezoeléctrico 10'' tiene una alta sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje vertical z como eje tangencial principal h. Sin embargo, dado que la fuerza F actúa como una fuerza cortante a lo largo del eje longitudinal y, el tercer elemento piezoeléctrico 10'' no genera para ellos cargas piezoeléctricas en las caras frontales. El tercer elemento piezoeléctrico 10'' tiene una baja sensibilidad a una fuerza cortante a lo largo del eje longitudinal n como eje tangencial secundario n y tiene una baja sensibilidad a una fuerza normal a lo largo del eje transversal x como eje normal a. La fuerza F actúa a lo largo del eje longitudinal y y se ejerce a lo largo del eje vertical z produciendo un momento de torsión. El tercer elemento piezoeléctrico 10'' genera cargas de interferencia piezoeléctricas en las caras frontales.

Las figuras 7 y 8 muestran una primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" del transductor 1.1. en detalle. Las figuras 9 y 10 muestran una segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" del transductor 1.1 en detalle. El primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" tiene dos áreas frontales 110, 120 y cuatro superficies laterales 130, 140, 150, 160.

Cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10'' tiene una primera área frontal 110 y una segunda área frontal 120. Cada área frontal 110, 120 se encuentra en un plano abarcado por el eje tangencial principal h y el eje tangencial secundario n. El eje tangencial secundario n está en el plano perpendicular al eje tangencial principal h. Y el eje normal a es normal al plano bajo la acción de una fuerza cortante a lo largo del eje tangencial principal h, cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10" genera cargas piezoeléctricas en las dos áreas frontales 110, 120. Y bajo el efecto de una fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario n, cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10" genera cargas de interferencia piezoeléctricas en las dos áreas frontales 110, 120. Cada uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10'' tiene superficies laterales 130, 140, 150, 160. Las superficies laterales 130, 140, 150, 160 se encuentran paralelas al eje normal a. las superficies laterales 130, 140, 150, 160 tienen una primera superficie lateral 130, una segunda superficie lateral 140, una tercera superficie lateral 150 y una cuarta superficie lateral 160. La primera superficie lateral 130 y la cuarta superficie lateral 160 son normales al eje tangencial secundario n del elemento piezoeléctrico 10, 10', 10". La segunda superficie lateral 140 y la tercera superficie lateral 150 son normales al eje tangencial principal h del elemento piezoeléctrico 10, 10', 10".

Por lo tanto, las cargas piezoeléctricas para la fuerza de corte a detectar sólo se generan en dos áreas frontales 110, 120 de los elementos piezoeléctricos. Y se generan cargas de interferencia piezoeléctrica tanto en las dos áreas frontales 110, 120 como en las cuatro superficies laterales 130, 140, 150, 160.

Las áreas frontales 110, 120 presentan en algunas zonas al menos un revestimiento frontal 111, 121 eléctricamente conductor. Un tamaño del área del revestimiento frontal eléctricamente conductor 111, 121 puede estar entre el 90% y el 100% de las áreas frontales 110, 120. Las superficies laterales 130, 140, 150, 160 presentan en algunas zonas al menos un revestimiento de cubierta 131, 141, 151, 161 eléctricamente conductor. Un tamaño del área del revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, 141, 151, 161 puede estar entre 0% y 100% de las superficies laterales 130, 140, 150, 160. El revestimiento frontal eléctricamente conductor 111, 121 y el revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, 141, 151, 161 pueden formarse mediante revestimiento térmico con una lámina metálica o mediante deposición metálica. Como metal se pueden utilizar cobre, aleaciones de cobre, oro, aleaciones de oro, aluminio, aleaciones de aluminio, plata, aleaciones de plata, etc. El revestimiento frontal eléctricamente conductor 111, 121 y el revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, 141, 151, 161 tienen un espesor preferentemente inferior a 0,1 mm.

Por lo tanto, el transductor de aceleración 1 ya no tiene electrodos físicos, sino sólo un revestimiento frontal eléctricamente conductor 111, 121 y un revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, 141, 151, 161. Por lo tanto, hay menos componentes, lo que ahorra espacio y simplifica el montaje del transductor de aceleración 1.

Debido al revestimiento frontal 111, 121 eléctricamente conductor y al revestimiento de cubierta 131, 141, 151, 161 eléctricamente conductor, no es necesario un pretensado mecánico del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10''. El revestimiento frontal conductor 111, 121 y el revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, 141, 151, 161 se encuentran cohesivamente sobre las caras frontales 110, 120 y las superficies laterales 130, 140, 150, 160 y cierran poros microscópicamente pequeños en las caras frontales 110, 120 y las superficies laterales 130, 140, 150, 160. Al cerrar los poros microscópicamente pequeños, el transductor de aceleración 1 ya no requiere de ningún medio de precarga independiente tal como un casquillo de precarga según CH399021A1 o una carcasa de precarga según RU1792537C1. Esto significa que se encuentran menos componentes, lo que ahorra espacio y peso y simplifica el montaje del transductor de aceleración 1.

Según la primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 7 y 8, la primera área frontal 110 tiene dos primeros revestimientos frontales eléctricamente conductores 111, 111' en algunas áreas y dos primeras áreas frontales sin revestir 112, 112' en algunas áreas y la segunda área frontal 120 tiene dos revestimientos frontales eléctricamente conductores 121, 121', 121" en algunas áreas. La primera superficie lateral 130 tiene en algunas áreas un primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, en algunas zonas otro primer revestimiento de cubierta conductora de electricidad 133 y en algunas zonas varias primeras zonas de cubierta no revestidas 132, 132', 132", 132"', 132"". La segunda superficie lateral 140 tiene un segundo revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 141 en algunas áreas y una segunda área de cubierta sin revestimiento 142 en algunas áreas. La tercera superficie lateral 150 tiene un tercer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 151 en algunas áreas y dos terceras áreas de cubierta sin revestimiento 152, 152' en algunas áreas. La cuarta superficie lateral 160 tiene un cuarto revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 161 en algunas áreas.

Según la primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 7 y 8, los dos primeros revestimientos frontales eléctricamente conductores 111, 111', el primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 133 adicional y el tercer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 151 forman un primer revestimiento coherente de cubierta eléctricamente conductor 101. La pluralidad de segundos recubrimientos frontales eléctricamente conductores 121, 121', 121”, el primer recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, el segundo recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 141 y el cuarto recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 151 forman un primer recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 101. El revestimiento de cubierta conductora 161 forma un segundo revestimiento coherente eléctricamente conductor 102.

En el sentido de la invención, el adjetivo "conectados" significa "conectados entre sí de manera eléctricamente conductora". El primer recubrimiento conductor eléctrico coherente 101 capta primeras cargas piezoeléctricas como primeras señales de aceleración S1, que se generan en las superficies del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" debajo del primer recubrimiento conductor eléctrico coherente 101. El segundo revestimiento conductor eléctrico coherente 102 acopla segundas cargas piezoeléctricas como segundas señales de aceleración S2, que se generan en las superficies del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" debajo del segundo revestimiento conductor eléctrico coherente 102. Las primeras y segundas cargas piezoeléctricas tienen diferente signo. Si las cargas piezoeléctricas tienen un signo negativo, entonces las segundas cargas piezoeléctricas tienen un signo positivo, y si las primeras cargas piezoeléctricas tienen un signo positivo, entonces las segundas cargas piezoeléctricas tienen un signo negativo.

Preferiblemente, el primer recubrimiento frontal 111 eléctricamente conductor y el primer recubrimiento 131 de cubierta eléctricamente conductor forman el primer recubrimiento 101 eléctricamente conductor. Preferiblemente, el segundo recubrimiento frontal 121 eléctricamente conductor y el primer recubrimiento 133 de cubierta eléctricamente conductor forman el segundo recubrimiento coherente 102. Preferiblemente, al menos un segundo, tercer o cuarto revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 141, 151, 161 forma parte del primer revestimiento coherente eléctricamente conductor 101 o parte del segundo revestimiento coherente eléctricamente conductor 102.

Según la primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" según las figuras 7 y 8, el primer revestimiento coherente eléctricamente conductor 101 y el segundo revestimiento coherente eléctricamente conductor 102 están eléctricamente aisladas por medio de dos primeras áreas frontales sin revestir 112, 112', áreas de cubierta sin revestir 132, 132', 132", 132"', 132"", una segunda área de cubierta sin revestir 142 y dos terceras áreas de cubierta sin revestir 152, 152'.

Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 9 y 10, la primera superficie frontal 110 tiene un primer revestimiento frontal eléctricamente conductor 111 en algunas áreas y varias primeras áreas frontales sin revestimiento 112, 112', 112". Y la segunda superficie frontal 120 tiene en algunas áreas una pluralidad de segundos recubrimientos frontales eléctricamente conductores 121, 121", 121" y en algunas áreas una segunda área frontal sin recubrimiento 122. La primera superficie lateral 130 tiene en algunas áreas un primer recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 131, en algunas áreas otros dos primeros revestimientos de cubierta eléctricamente conductores 133, 133' y en algunas zonas varias primeras áreas de cubierta sin revestir 132, 132', 132". La segunda superficie lateral 140 tiene un segundo revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 141 en algunas áreas y varias segundas áreas de cubierta sin revestimiento 142, 142', 142''. La tercera superficie lateral 150 tiene un tercer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 151 en algunas áreas y una tercera área de cubierta no revestida 152, 152' en algunas áreas. La cuarta superficie lateral 160 tiene un cuarto revestimiento de cubierta eléctricamente conductor 161 en algunas áreas.

Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 9 y 10, la pluralidad de primeros revestimientos frontales eléctricamente conductores 112, 112', 112'' y los dos primeros recubrimientos conductores eléctricos de cubierta 131, 131' forman un primer recubrimiento coherente eléctricamente conductor 101. La pluralidad de segundos recubrimientos frontales eléctricamente conductores 121, 121', 121", los dos primeros recubrimientos adicionales de cubierta eléctricamente conductores 133, 133', el segundo recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 141, el tercer recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 151 y el cuarto recubrimiento de cubierta eléctricamente conductor 161 forman un segundo recubrimiento coherente eléctricamente conductor 102.

Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" según las figuras 9 y 10, los revestimientos de cubierta eléctricamente conductores 131, 131' del primer revestimiento conductor eléctrico coherente 101 para la fuerza normal a lo largo el eje normal, recogen cargas de interferencia piezoeléctrica, cuyas cargas de interferencia piezoeléctrica tienen polaridad opuesta, como las cargas de interferencia piezoeléctrica captadas por el primer revestimiento frontal eléctricamente conductor 111 del primer revestimiento conductor eléctrico coherente 101 para la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario n y los revestimientos de cubierta eléctricamente conductores 133, 141, 151, 161 del segundo revestimiento conductor eléctrico coherente 102. Para la fuerza normal a lo largo del eje normal a, se recogen cargas de interferencia piezoeléctrica, cuyas cargas de interferencia piezoeléctrica tienen la polaridad opuesta, tal como las cargas de interferencia piezoeléctrica recogidas del segundo revestimiento frontal eléctricamente conductor 121, 121", 121" del segundo revestimiento conductor eléctrico coherente 102 para la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario n.

Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" según las figuras 9 y 10, el primer revestimiento eléctricamente conductor 101 y el segundo revestimiento eléctricamente conductor 102 están formados por una pluralidad de superficies frontales no recubiertos 112, 112', 112", una segunda superficie frontal sin revestir 122, una pluralidad de primeras superficies de cubierta sin revestir 132, 132', 132", una pluralidad de segundas superficies de cubierta sin revestir 142, 142', 142" y una tercera superficie de cubierta sin revestir 152, estando aisladas eléctricamente entre sí.

Una relación entre el tamaño del primer revestimiento eléctricamente conductor 131 y el tamaño del primer revestimiento adicional eléctricamente conductor 133 puede determinarse mediante una posición relativa y/o tamaño de las primeras superficies de cubierta no recubiertas 132, 132', 132", 132"', 132"" del primer ajuste de la superficie lateral 130. En el sentido de la invención, el par de conjunciones "y/o" significa que se produce sólo una de las conjunciones o que se producen ambas conjunciones.

Una relación entre el tamaño del primer revestimiento eléctricamente conductor 131 y el tamaño del primer revestimiento adicional eléctricamente conductor 133 puede determinarse mediante una posición relativa de las primeras superficies de cubierta no recubiertas 132, 132', 132", 132"', 132"" de la primera superficie de la cubierta 130 con respecto al conjunto de las superficies laterales segunda y tercera 140, 150. Dependiendo de la posición relativa de las primeras superficies de cubierta no recubiertas 132, 132', 132", 132"', 132"" de la primera superficie de la cubierta 130 más en dirección a la segunda superficie de cubierta 140 o más en dirección a la tercera cubierta 150 se puede aumentar o disminuir la relación de tamaño del primer recubrimiento conductor 131 al tamaño del recubrimiento adicional eléctricamente conductor 133. Según la primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 7 y 8, se encuentran las primeras regiones 132, 132', 132", 132"', 132""de cubierta sin recubrir, se encuentran relativamente cerca de la segunda superficie lateral 140. Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" según las figuras 9 y 10, las primeras superficies de cubierta sin recubrir 132, 132', 132” se encuentran relativamente equidistante de la segunda y tercera superficies laterales 140, 150.

También se puede determinar una relación entre el tamaño del primer revestimiento eléctricamente conductor 131 y el tamaño del primer revestimiento adicional eléctricamente conductor 133 aumentando o reduciendo el tamaño de las primeras regiones de cubierta no recubiertas 132, 132', 132", 132"', 132"" de la primera superficie de cubierta 130. Según la primera realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 7 y 8, las primeras superficies de cubierta sin revestir 132, 132', 132'', 132'', 132'''' son en gran medida dos veces más grande que los otros primeros revestimientos eléctricamente conductores 133 y las primeras regiones de cubierta no revestidas 132, 132', 132", 132"', 132"" son en gran medida cinco veces más pequeñas que el primer revestimiento eléctricamente conductor 131. Según la segunda realización de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' según las figuras 9 y 10, las primeras regiones de cubierta sin revestir 132, 132', 132'' son en gran medida del mismo tamaño que el primer recubrimiento eléctricamente conductor 131, 131' y como el primer revestimiento adicional eléctricamente conductor 133.

Preferiblemente, los recubrimientos de cubierta eléctricamente conductores del primer recubrimiento eléctricamente conductor 101 para la fuerza normal a lo largo del eje normal a captan cargas de interferencia piezoeléctrica, cuyas cargas de interferencia piezoeléctrica tienen polaridad opuesta a las captadas por el primer revestimiento frontal eléctricamente conductor del primera revestimiento eléctricamente conductor 101 para la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario n que captan cargas de interferencia piezoeléctrica. Y los revestimientos de cubierta eléctricamente conductores del segundo revestimiento eléctricamente conductor 102 captan cargas de interferencia piezoeléctrica para la fuerza normal a lo largo del eje normal a, cargas de interferencia piezoeléctricas que tienen la polaridad opuesta a las captadas del segundo revestimiento frontal eléctricamente conductor del segundo revestimiento eléctricamente conductor 102 para la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial secundario n.

A diferencia del documento RU1792537C1, según la invención la fuerza de corte sólo se detecta mediante un elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" por eje. Por lo tanto, no existe ninguna posibilidad de detectar la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal h mediante deformación piezoeléctrica de neutralizar cargas de interferencia de una fuerza de corte a lo largo de un eje tangencial secundario n mediante una conexión en serie de dos elementos piezoeléctricos por eje con polaridad opuesta. Con el presente transductor de aceleración 1 se implementa una solución diferente. Porque el material piezoeléctrico también genera cargas de interferencia piezoeléctricas para una fuerza normal a lo largo de un eje normal a en las superficies laterales 130, 140, 150, 160. Estas cargas de interferencia piezoeléctricas también distorsionan la detección de la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal h. Por lo tanto, estas cargas de interferencia piezoeléctricas normalmente no son captadas por las superficies laterales 130, 140, 150. 160. Ahora se ha reconocido que la aparición de una fuerza cortante a lo largo de un eje tangencial secundario n de una fuerza normal va acompañada a lo largo de un eje normal a. Para el primero, se generan cargas de interferencia piezoeléctricas en las caras frontales 110, 120, para el segundo, se generan cargas parásitas piezoeléctricas en las superficies laterales 130, 140, 150, 160. Estas dos cargas de interferencia piezoeléctricas distorsionan el registro de la fuerza cortante a lo largo del eje tangencial principal h. Sin embargo, a través de recubrimientos conductores eléctricos primero y segundo conectados 101, 102 adecuadamente, las caras frontales 110, 120 y las superficies laterales 130, 140, 150, 160 pueden conectarse eléctricamente en serie y detectar la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal h puede neutralizarse mediante cargas de interferencia piezoeléctricas.

La figura 11 es una representación esquemática de la derivación de las cargas piezoeléctricas del transductor 1.1. Con la primera superficie lateral 130 se puede ver una parte de un primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' así como una parte de la unidad convertidora 1.3 y una parte de la salida de señal 1.4.

La unidad convertidora 1.3 puede convertir las primeras señales de aceleración S1. La unidad convertidora 1.3 tiene al menos un primer y un segundo conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2", al menos un primer y segundo conductor de cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4", al menos un convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10", y al menos un primer y segundo conductor de salida de señal 13.8, 13.8', 13.8", 13.9. La unidad convertidora 1.3 también tiene al menos una primera resistencia eléctrica. 13,5, 13,5', 13,5'' y/o al menos una segunda resistencia eléctrica 13,6, 13,6', 13,6''.

En una primera forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3, la unidad convertidora 1.3 está dispuesta exclusiva y directamente en el cuerpo base 12. Preferiblemente, la unidad convertidora 1.3 está dispuesta exclusiva y directamente sobre una primera superficie lateral normal 12.7 del cuerpo base 12. En una segunda configuración del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4, la unidad convertidora 1.3 está dispuesta exclusivamente sobre un soporte 13.7. El soporte 13.7 está fabricado de un material eléctricamente aislante como, por ejemplo, AhO3, cerámica, cerámica de AhO3, plástico reforzado con fibras, etc. El soporte 13.7 está fijado al cuerpo base 12. El soporte 13.7 se fija preferiblemente a la primera superficie lateral normal 12.7 del cuerpo base 12 mediante unión de material tal como por pegado, soldadura, etc.

El primer y segundo conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2", el primer y segundo conductor de cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4", la primera resistencia eléctrica 13.5, 13.5', 13.5", la segunda resistencia eléctrica 13.6, 13.6', 13.6", y el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10"' están fijados a una primera superficie lateral normal 12.7 (primera forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o al soporte 13.7 (segunda forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4).

El primer y segundo conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2", el primer y segundo conductor de cuerpo de base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4", así como el primer y segundo conductor de salida de señal 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 están hechos de material eléctricamente conductor tal como cobre, aleaciones de cobre, oro, aleaciones de oro, aluminio, aleaciones de aluminio, etc. y tienen un diámetro de 0,02 mm a 0,10 mm y son mecánicamente flexibles.

El primer y segundo conductor de elementos piezoeléctricos 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2", el primer y segundo conductor de cuerpo de base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4", así como el primer y segundo conductor de salida de señal 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 conducen la primera y la segunda señal de aceleración S1, S2 de manera aislada a tierra. En el contexto de la invención, el término "aislado a tierra" significa aislado eléctricamente de la conexión a tierra del transductor de aceleración 1. Preferiblemente, la carcasa 1.2 del transductor de aceleración 1 está conectada a tierra, la carcasa 1.2 está a un potencial eléctrico del suelo local. De este modo, las señales de aceleración S1, S2 se conducen aisladas eléctricamente con respecto a un potencial eléctrico del transductor de aceleración 1. Las fluctuaciones del potencial eléctrico del transductor de aceleración 1, por ejemplo, entre la carcasa 1.2 y la unidad convertidora 1.3, no pueden distorsionar la detección de la aceleración.

Preferiblemente, el primer y segundo conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4" están estructurados en un recubrimiento eléctricamente conductor. El recubrimiento eléctricamente conductor se obtiene mediante deposición química de vapor, deposición física de vapor, etc. El recubrimiento eléctricamente conductor está hecho de material eléctricamente conductor tal como cobre, aleaciones de cobre, oro, aleaciones de oro, platino, aleaciones de platino, etc. El revestimiento eléctricamente conductor es una película delgada eléctricamente conductora. El concepto "capa fina" en el sentido de la invención significa que el revestimiento eléctricamente conductor tiene un espesor preferentemente inferior a 0,1 mm perpendicular a la extensión de la superficie. El revestimiento eléctricamente conductor se aplica directamente sobre la primera superficie lateral normal 12.7 (primera forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o el soporte 13.7 (segunda forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4). En el sentido de la invención, el adjetivo "directo" significa "inmediato". Preferiblemente, la estructuración del primer y segundo conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4"' se obtiene en el recubrimiento conductor mediante plantillas, fotolitografía y ablación láser.

La unidad convertidora 1.3 presenta preferentemente tres primeros y segundos conductores de elementos piezoeléctricos 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2". Un primer elemento piezoeléctrico conductor 13.1, 13.1', 13.1'' deriva en cada caso primeras señales de aceleración S1 desde el primer revestimiento conductor eléctrico 101 del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' a la unidad convertidora 1.3. En cada caso un segundo elemento piezoeléctrico conductor 13.2, 13.2', 13.2'', conduce segundas señales de aceleración S2 desde el segundo revestimiento conductor eléctrico 102 del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' a la unidad convertidora 1.3.

El primer y segundo conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2" hacen contacto con la primera superficie lateral 130. Esto se debe a que la primera superficie lateral 130 está disponible y cumple una función técnica específica, a saber, tiene un primer conductor piezoeléctrico 13.01, 13.01', 13.01'' unido al mismo para disipar las cargas piezoeléctricas, lo que ahorra espacio. En cada caso un primer conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1''' contacta a través de un primer contacto de elemento piezoeléctrico 13.01, 13.01', 13.01" el primer revestimiento de cubierta 131. En cada caso un segundo elemento conductor piezoeléctrico 13.2, 13.2', 13.2"' hace contacto con el segundo revestimiento de cubierta eléctrica 133 a través de un segundo contacto de elemento piezoeléctrico 13.02, 13.02', 13.02"'. El primer y segundo contacto piezoeléctrico 13.01, 13.01', 13.01", 13.02, 13.02', 13.02" están unidos a la primera superficie lateral 130. El primer y segundo contacto piezoeléctrico 13.01, 13.01', 13.01", 13.02, 13.02', 13.02" forman una conexión de material como unión de cables, soldadura, etc. En el caso de unión de cables son adecuados procedimientos como la unión por termocompresión, la unión termosónica de cuña de bola, la unión ultrasónica de cuña-cuña, etc. El primer y segundo contacto de elemento piezoeléctrico 13.01, 13.01', 13.01", 13.02, 13.02', 13.02" que son circulares en la figura 11 representan alambre moldeado.

La unidad convertidora 1.3 presenta preferentemente tres primeros y segundos conductores del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4". Un primer conductor de elemento piezoeléctrico 13.1, 13.1', 13.1" hace contacto cada uno con un primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3" a través de un primer contacto de acceso al cuerpo base 13.03, 13.03', 13.03". En cada caso, un segundo conductor de elemento piezoeléctrico 13.2, 13.2', 13.2'' hace contacto con un segundo conductor de cuerpo base 13.4, 13.4', 13.4'' a través de un segundo contacto de acceso al cuerpo base 13.04, 13.04', 13.04''. Los primeros y segundos contactos de acceso al cuerpo base 13.03, 13.03', 13.03', 13.04, 13.04', 13.04' se encuentran adheridos en la primera superficie lateral normal 12.7 (primera forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o en el soporte 13.7 (segunda forma de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4). El primer y segundo contacto de acceso al cuerpo base 13.03, 13.03', 13.03", 13.04, 13.04', 13.04" son una conexión de material tal como unión de cables, soldadura, etc. En el caso de unión de cables, son apropiados métodos tales como unión por termocompresión, unión termosónica de cuña de bola, unión ultrasónica de cuña-cuña, etc. Los primeros y segundos contactos circulares de acceso al cuerpo base 13.03, 13.03', 13.03", 13.04, 13.04', 13.04" de la figura 11 representan alambre moldeado.

La primera resistencia eléctrica 13.5, 13.5', 13.5", la segunda resistencia eléctrica 13.6, 13.6', 13.6" y el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" están conectados eléctricamente entre sí a través de los primeros conductores del cuerpo base 13.3, 13.3', 13,3". Los segundos conductores del cuerpo base 13.4, 13.4', 13.4" con las segundas señales de aceleración S2 del primer, segundo y tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10" están conectados eléctricamente en cortocircuito y se encuentran en una posición eléctrica de potencial de referencia de la unidad convertidora 1.3. El potencial eléctrico de referencia es una tensión eléctrica continúa estabilizada, es decir, que se mantiene constante en el tiempo.

La unidad convertidora 1.3 presenta preferentemente tres convertidores de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10''. Los tres convertidores de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10'' están construidos de forma idéntica. En las realizaciones según las figuras 1 y 2, el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10'' es un componente electrónico. El convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10'' está conectado cohesivamente a través de un intermedio en la primera superficie lateral normal 12.7 (primera realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o en el soporte 13.7 (segunda realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4) y/o el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" está conectado cohesivamente al primer y segundo cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4" a través de un intermedio. El intermedio es un adhesivo de curado químico, un adhesivo de endurecimiento físico, una soldadura, etc. El intermedio es preferiblemente un adhesivo tal como epoxi, poliuretano, cianoacrilato, metacrilato de metilo, etc. Cada primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3'' hace contacto con un convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10''. El método de contacto es arbitrario. En cada caso, un primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3'' deriva las primeras señales de aceleración S1 a una entrada de un convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10''. La entrada del convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10' tiene preferiblemente una alta impedancia superior a 107Q. El convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10'' convierte las primeras señales de aceleración S1 en tensiones eléctricas. Las primeras señales de aceleración convertidas S1 se encuentran en una salida de un convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10''. La salida del convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10' tiene preferiblemente una impedancia baja de menos de 102Q. Con conocimiento de la presente invención, el experto en la técnica también puede utilizar un amplificador de carga con una baja resistencia eléctrica en una entrada del amplificador de carga en lugar de un convertidor de transimpedancia.

La figura 12 muestra una representación esquemática de un filtro de paso alto 18, 18', 18'' de la unidad convertidora 1.3. La unidad convertidora 1.3 tiene preferiblemente tres primeras resistencias eléctricas 13,5, 13,5', 13,5''. Las tres primeras resistencias eléctricas 13,5, 13,5', 13,5'' están construidas de forma idéntica.

En la realización según las figuras 1 y 2, la primera resistencia eléctrica 13,5, 13,5', 13,5'' es un revestimiento de resistencia hecho de un material de resistencia tal como AhO3, cerámica, cerámica de AhO3, etc. El revestimiento de resistencia se lleva a cabo mediante deposición química de vapor, deposición física de vapor, etc. El recubrimiento de resistencia es una capa delgada de resistencia eléctrica. El recubrimiento de resistencia también es una "capa delgada" en el sentido de la invención y tiene un espesor de preferiblemente menos de 0,1 mm perpendicular al área de la superficie. El revestimiento de resistencia se aplica directamente sobre la primera superficie lateral normal 12.7 (primera realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o el soporte 13.7 (segunda realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4). y/o el recubrimiento de resistencia se aplica directamente al primer y segundo conductor del cuerpo de base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4"'. El recubrimiento resistivo puede modelarse mediante plantillas, fotolitografía, ablación por láser, etc.

En la realización según las figuras 2 y 4, la primera resistencia eléctrica 13,5, 13,5', 13,5'' es un componente eléctrico con un material de resistencia de cerámica, óxido metálico, etc. y cables de conexión.

En cada caso, un primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3''' hace contacto con una primera resistencia eléctrica 13.5, 13.5', 13.5''. El método de contacto es arbitrario. Una primera resistencia eléctrica 13,5, 13,5', 13,5'' está conectada eléctricamente en paralelo con uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10''. Esta conexión en paralelo forma un filtro de paso alto 18, 18', 18'', porque el primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' es una capacitancia eléctrica. El filtro de paso alto 18, 18', 18" filtra frecuencias por debajo de una frecuencia de corte. La frecuencia de corte es preferentemente de 10 Hz. Al empezar a detectar una aceleración con el transductor de aceleración 1, una descarga del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' puede conducir a bajas frecuencias de interferencia por debajo de la frecuencia límite. Las bajas frecuencias de interferencia se encuentran en la entrada del convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" y forman una constante de tiempo indefinida. Las bajas frecuencias de interferencia pueden distorsionar la grabación de la aceleración. Mediante el filtrado de las bajas frecuencias de interferencia, el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" recibe una constante de tiempo definida. La frecuencia de corte se puede ajustar mediante el tamaño del valor de la primera resistencia eléctrica 13.5, 13.5', 13.5".

La figura 13 muestra una representación esquemática de un filtro de paso bajo 17, 17', 17'' de la unidad convertidora 1.3. La unidad convertidora 1.3 presenta preferentemente tres segundas resistencias eléctricas 13.6, 13.6', 13.6'', 13.6'" están construidos de forma idéntica. La segunda resistencia eléctrica 13,6, 13,6', 13,6'' es un componente eléctrico con un material de resistencia hecho de cerámica, óxido metálico, etc. y cables de conexión. En cada caso, un primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3''' hace contacto con una segunda resistencia eléctrica 13.6, 13.6', 13.6''. El método de contacto es arbitrario. Una segunda resistencia eléctrica 13.6, 13.6', 13.6'' está conectada eléctricamente en serie con uno de los tres elementos piezoeléctricos 10, 10', 10''. Esta conexión en serie forma un filtro de paso bajo 17, 17', 17'', porque el primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10'' es una capacitancia eléctrica. El filtro de paso bajo 17, 17', 17" filtra altas frecuencias de interferencia por debajo de una frecuencia natural del transductor de aceleración 1. Estas altas frecuencias de interferencia surgen de la excitación mecánica del transductor de aceleración 1. Las altas frecuencias de interferencia están presentes en la entrada del convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" y pueden saturar el convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10" y distorsionar así la detección de la aceleración. Dependiendo del valor de la segunda resistencia eléctrica 13,6, 13,6', 13,6'', el filtro de paso bajo 17, 17', 17'' se ajusta a la frecuencia propia del transductor de aceleración 1.

La unidad convertidora 1.3 tiene preferentemente tres primeros conductores de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8''. Cada salida de un convertidor de transimpedancia 13.10, 13.10', 13.10'' hace contacto con un primer contacto de salida del cuerpo base a través de un primer conductor del cuerpo base 13.3, 13.3', 13.3", un primer contacto de salida del cuerpo base 13.08, 13,08', 13,08". La unidad convertidora 1.3 presenta preferentemente un segundo conductor de salida 13.9 del cuerpo base. Los conductores del segundo cuerpo base 13.4, 13.4', 13.4" hacen contacto con el conductor de salida del segundo cuerpo base 13.9 a través de un segundo contacto de salida del cuerpo base 13.09. El primer y segundo contactos de salida del cuerpo base 13.08, 13.08', 13.08", 13.09 están en la primera superficie lateral normal 12.7 (primera realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 3) o fijado al soporte 13.7 (segunda realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 2 y 4). El primer y segundo contactos de salida del cuerpo base 13.08, 13.08', 13.08", 13.09 son una conexión de material tal como unión de cables, soldadura, etc. Cuando se unen cables, son adecuados métodos tales como unión por termocompresión, unión termosónica de cuña de bola, unión ultrasónica de cuña-cuña, etc. El primer y segundo contactos de salida del cuerpo de base circulares 13.08, 13.08', 13.08", 13.09 en la Figura 11 representan alambre moldeado.

Los primeros conductores de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8'' derivan las primeras señales de aceleración convertidas S1 a la salida de señal 1.4. El segundo conductor de salida del cuerpo base 13.9 deriva la suma de las segundas señales de aceleración S2 a la salida de señal 1.4.

La salida de señal 1.4 está parcialmente fijada a la carcasa 1.2. Preferiblemente, la salida de señal 1.4 según las formas de realización del transductor de aceleración 1 según las figuras 1 y 2 es un cable eléctrico. La salida de señal 1.4 tiene conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2, una cubierta protectora 14.3, una brida de cubierta 14.4, un aislamiento eléctrico 14.5 y una masa de relleno 14.6.

Vista en corte transversal, la salida de señal 1.4 tiene una estructura de varias capas.

Los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 forman una capa interior. La salida de señal 1.4 presenta preferentemente tres primeros conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1" y un segundo conductor de señal 14.2. Los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 están fabricados de material eléctricamente conductor como, por ejemplo, cobre, aleaciones de cobre, oro, aleaciones de oro, aluminio, aleaciones de aluminio, etc. Preferiblemente, cada conductor de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 tiene un casquillo de aislamiento eléctrico. Los conductores de salida del cuerpo de base primero y segundo 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 hacen contacto con los conductores de señal primero y segundo 14.1, 14.1', 14.1", 14.2. En cada caso, un primer conductor de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8'' hace contacto con un primer conductor de señal 14.1, 14.1', 14.1''. El segundo conductor de salida del cuerpo base 13.9 hace contacto con el segundo conductor de señal 14.2.

El aislamiento eléctrico 14.5 forma una capa intermedia y está dispuesto alrededor de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2. El aislamiento eléctrico 14.5 aísla eléctricamente los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 de la cubierta protectora 14.3. El aislamiento eléctrico 14.5 está fabricado de material aislante eléctrico como AhO3, cerámica, cerámica de AhO3, plástico reforzado con fibra, etc.

La cubierta protectora 14.3 forma una capa exterior. La cubierta protectora 14.3 protege el aislamiento eléctrico 14.5 y los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 de influencias ambientales nocivas como, por ejemplo, suciedad (polvo, humedad, etc.), así como de ondas electromagnéticas, que pueden provocan efectos de interferencia no deseados en la primera y segunda señal de aceleración S1, S2. La cubierta protectora 14.3 está fabricada de un material mecánicamente resistente, como metal, plástico, etc.

Las figuras 14 a 18 muestran pasos para el montaje de la realización del transductor de aceleración 1 según la figura 2.

La figura 14 muestra un primer paso de montaje, en el que el conductor de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 es conducido dentro de la carcasa 1.2. La carcasa 1.2 tiene una abertura de salida de señal 1.22. La abertura de salida de señal 1.22 tiene preferentemente la forma y el tamaño del diámetro exterior de la cubierta protectora 14.3. Los extremos de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 están expuestos y en algunas zonas se ha quitado la cubierta aislante eléctrica. Los extremos de los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 sobresalen a través de la abertura de salida de señal 1.22 hacia el interior de la carcasa 1.2. El interior de la carcasa 1.2 es la zona alrededor de la base de la carcasa 1.23.

La abertura de salida de señales 1.22 está cerrada hacia el exterior mediante la cubierta protectora 14.3 y la brida de la cubierta 14.3. Preferiblemente, un extremo de la cubierta protectora 14.3 está fijado a la brida de la cubierta 14.4. La brida de la cubierta 14.4 está hecha de un material mecánicamente resistente como metal, plástico, etc. La cubierta protectora 14.3 y la brida de la cubierta 14.4 se sujetan mediante ajuste a presión, como por ejemplo engarzado, etc.

A su vez, la brida metálica 14.4 está unida materialmente pegada a la carcasa 1.2. La brida metálica 14.4 está fijada preferentemente en un borde exterior de la abertura de la carcasa 1.22 alejado del interior de la carcasa 1.2. La unión del material se consigue mediante soldadura, pegado, etc. La fijación de la brida envolvente 14.4 a la carcasa 1.2 produce un alivio de tracción para la cubierta protectora 14.3. Debido al alivio de tensión de la cubierta protectora 14.3, las cargas mecánicas de la cubierta protectora 14.3 no pueden transferirse al interior de la carcasa 1.2 y llegar a la unidad convertidora 1.3 y causar allí daños como, por ejemplo, desgarros o desgarros de los conductores de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 Tales cargas mecánicas provienen de la torsión, etc. de la cubierta protectora 14.3 alrededor de su eje de expansión alargado.

La figura 15 muestra un segundo paso del montaje, en el que los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 en la carcasa 1.2 ser moldeado con compuesto de relleno 14.6. El compuesto de relleno 14.6 se aplica a través de la abertura 1.20 de la carcasa a los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 en la abertura de salida de señal 1.21. El compuesto de relleno 14.6 es un adhesivo que se endurece químicamente o un adhesivo endurecible físicamente o una combinación de un adhesivo químicamente endurecible y un adhesivo endurecible físicamente. La masa de relleno 14.6 consiste preferentemente en adhesivo tal como epoxi, poliuretano, cianoacrilato, metacrilato de metilo, etc. La masa de relleno 14.6 es un aislante eléctrico con una resistencia eléctrica específica superior a 1012Q mm2/m. los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 se aplican en la abertura de salida de señal 1.21 de modo que la abertura de salida de señal 1.21 quede completamente cerrada.

La figura 16 muestra un tercer paso del montaje, en el que los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 moldeados con compuesto de relleno 14.6 están expuestos en áreas de la carcasa 1.2. Los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 son expuestos 14.7 mediante una herramienta de corte adecuada, como por ejemplo una cuña de corte, una fresa, etc. La herramienta de corte es guiada a través de la abertura de la carcasa 1.20 hacia el interior de la carcasa 1.2 y corta los extremos de los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 y una zona de la masa de relleno endurecida 14.6. La exposición 14.7 se realiza en un plano comprendido por el eje transversal x y el eje longitudinal y. En la zona de la exposición 14.7, las caras frontales de los extremos de corte de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 están expuestos en un plano. El plano se extiende preferiblemente paralelo a la abertura de la carcasa 1.20. En la zona de exposición 14.7, las superficies laterales de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 están completamente rodeados por la masa de relleno 14.6. La masa de relleno 14.6 fija los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 sin ejercer tensión. Debido a la descarga de tracción de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2, las cargas mecánicas de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 no pueden transmitirse al interior de la carcasa 1.2 y llegar a la unidad convertidora 1.3 y causar daños allí, como desgarros o desgarros de los conductores de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9. Tales cargas mecánicas provienen de la torsión, etc. de los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 alrededor de su eje de extensión alargado. Y la masa de relleno 14.6 cierra de forma estanca al gas la abertura de salida de señales 1.21. El cierre estanco al gas de la abertura de salida de señales 1.21 impide que la humedad penetre a través de los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 al interior de la carcasa 1.2 hasta el transductor 1.1, donde la humedad puede perjudicar el funcionamiento del elemento piezoeléctrico 10, 10', 10", porque el material piezoeléctrico como el cuarzo es altamente higroscópico.

La figura 17 muestra un cuarto paso del montaje, en el que el transductor 1.1 se coloca en la carcasa 1.2. El transductor 1.1 con la unidad convertidora 1.3 es conducida a través de la abertura de la carcasa 1.20 al interior de la carcasa 1.2. La segunda superficie lateral normal 12.6 está unida a la base de la carcasa 1.23 mediante unión de material tal como pegado, soldadura, etc. Preferiblemente, el transductor 1.1 está alineado de modo que la cuarta superficie lateral tangencial 12.4 esté espacialmente cerca de la exposición 14.7.

La figura 18 muestra un quinto paso del montaje, en el que se pone en contacto la unidad convertidora 1.3 del transductor 1.1. La unidad convertidora 1.3 se contacta con una herramienta de contacto adecuada, como por ejemplo un dispositivo de unión de cables, etc. La herramienta de contacto se conduce a través de la abertura de la carcasa 1.20 hacia el interior de la carcasa 1.2. La herramienta de contacto conecta los primeros y segundos conductores del cuerpo de base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4" de la unidad convertidora 1.3 a través de los primeros y segundos conductores de elementos piezoeléctricos 13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2'. 13,2" con la primera superficie lateral 130 del primer, segundo o tercer elemento piezoeléctrico 10, 10', 10". Y la herramienta de contacto conecta los conductores primero y segundo del cuerpo de base 13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4" de la unidad convertidora 1.3 a través de los conductores de salida del primer y segundo cuerpo de base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 con el conductor de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 de la salida de señal 1.4.

Preferiblemente, el primer y segundo conductor de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 están en contacto directamente con las caras frontales de los extremos cortados de los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2. Los conductores de salida del cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 tienen contacto directo con los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 tienen la ventaja de que no son necesarios otros medios de soporte tales como una placa de circuito impreso, etc., lo que mantiene las dimensiones y peso del transductor de aceleración bajos y permite que la instalación del transductor de aceleración sea fácil y económico. Este contacto directo de los conductores de salida del primer y segundo cuerpo base 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 con los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 tiene la ventaja adicional de que la unidad convertidora 1.3 está conectada a través de conductores de salida del cuerpo base de forma mecánicamente flexibles 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 estando en contacto con los conductores de señal 14.1, 14.1', 14.1", 14.2 sin tensión, porque los conductores de salida 13.8, 13.8', 13.8", 13.9 del cuerpo base mecánicamente flexibles amortiguan las cargas mecánicas que llegan hasta los conductores de señales 14.1, 14.1', 14.1", 14.2.

Una vez finalizado el contacto eléctrico de la unidad convertidora 1.3, se cierra herméticamente la abertura de la carcasa 1.20 con la tapa de la carcasa 1.21. El cierre se consigue mediante unión de materiales como soldadura, pegado, etc.

Lista de símbolos de referencia

1 transductor de aceleración

1.1 transductor

1.2 carcasa

1.20 apertura de carcasa

1.21 tapa de la carcasa

1.22 apertura de salida de señal

1.23 fondo de carcasa

1.24 espacio de montaje

1.3 unidad convertidora

1.4 salida de señal

10, 10', 10” elemento piezoeléctrico

11, 11', 11” masa sísmica

12 cuerpos base

12.1, 12.2, 12.3, 12.4 superficie lateral tangencial

12.6, 12.7 superficie lateral normal

13.01, 13.01', 13.01" primer contacto del elemento piezoeléctrico

13.02, 13.02', 13.02" segundo contacto del elemento piezoeléctrico

13.03, 13.03', 13.03" primer contacto de acceso al cuerpo

13.04, 13.04', 13.04" segundo contacto de acceso al cuerpo

13.08, 13.08', 13.08" primer contacto de salida del cuerpo base

13.09 segundo contacto de salida del cuerpo base

13.1, 13.1', 13.1" primer conductor de elemento piezoeléctrico

13.2, 13.2', 13.2" segundo conductor de elemento piezoeléctrico

13.3, 13.3', 13.3" primer conductor del cuerpo base

13.4, 13.4', 13.4" segundo conductor del cuerpo base

13.5, 13.5', 13.5" primera resistencia eléctrica

13.6, 13.6', 13.6" segunda resistencia eléctrica

13.7 Soporte

13.8, 13.8', 13.8" primer conductor de salida del cuerpo base

13.9 segundo conductor de salida del cuerpo base

13.10, 13.10', 13.10" convertidor de transimpedancia

14.1, 14.1', 14.1" primer conductor de señal

14.2 segundo conductor de señal

14.3 cubierta protectora

14.4 Brida de la carcasa

14.5 aislamiento eléctrico

14.6 masa de relleno

14.7 Exposición

15, 15', 15” conector interno

16, 16', 16" conector externo

17, 17', 17” filtro de paso bajo

18, 18', 18” filtro de paso alto

101 primer revestimiento eléctricamente conductor

102 segundo recubrimiento eléctricamente conductor

110, 120 área frontal

111, 111' primer revestimiento frontal eléctricamente conductor

112, 112', 112" primera área frontal sin recubrimiento

121 -121- segundo revestimiento frontal eléctricamente conductor

122, 122', 122" segunda área frontal sin recubrimiento

130, 140, 150, 160 superficie lateral

131, 131' primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor

132, 132' -132"" primera área de cubierta sin recubrimiento

133, 133' primer revestimiento adicional conductor de electricidad

141 segundo revestimiento de cubierta eléctricamente conductora

142, 142', 142" segunda área de cubierta sin recubrimiento

151, 151' tercer revestimiento de cubierta conductora de electricidad

161 cuarto revestimiento de cubierta eléctricamente conductor

a eje normal

F fuerza

h eje tangencial principal

n eje tangencial secundario

S1, S2 señales de aceleración

x eje transversal

y eje longitudinal

z eje vertical

Claims

REIVINDICACIONES

1. Transductor de aceleración (1) con un cuerpo base (12), con al menos un elemento piezoeléctrico (10, 10', 10"), con al menos una masa sísmica (11, 11', 11") y con una unidad convertidora (1.3), cuyo elemento piezoeléctrico (10, 10', 10") tiene dos superficies frontales (110, 120) y cuatro superficies laterales (130, 140, 150, 160); cuyo cuerpo base (12) tiene superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) y superficies laterales normales (12.6, 12.7), cuyas superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) están dispuestas tangencialmente a un eje vertical ( z) y que corresponden a superficies laterales normales (12.6, 12.7) dispuestas normales al eje vertical (z); en el que exactamente un elemento piezoeléctrico (10, 10', 10”) está unido a al menos una superficie lateral tangencial (12.1, 12.2, 12.3); en el que exactamente una masa sísmica (11, 11', 11") está unida al elemento piezoeléctrico (10, 10', 10"); en donde la masa sísmica (11, 11', 11"), cuando se acelera, ejerce una fuerza cortante proporcional a la aceleración sobre el elemento piezoeléctrico (10, 10', 10") al que está unida; en el que el elemento piezoeléctrico (10, 10', 10”) genera cargas piezoeléctricas bajo la acción de la fuerza de corte, cargas piezoeléctricas que pueden derivarse a la unidad convertidora (1.3); caracterizado porque las caras frontales (110, 120) tienen al menos un revestimiento frontal eléctricamente conductor (111, 121); que las superficies laterales (130, 140, 150, 160) tienen al menos un revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (131, 141, 151, 161) en algunas áreas; que la unidad convertidora (1.3) está dispuesta exclusiva y directamente sobre una superficie lateral normal (12.7) del cuerpo base (12); o que la unidad convertidora (1.3) esté dispuesta exclusivamente sobre un soporte (13.7), que está fijado a una superficie lateral normal (12.7) del cuerpo base (12).

2. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el transductor de aceleración (1) tiene exactamente tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") y exactamente tres masas sísmicas (11, 11', 11"); y que exactamente un elemento piezoeléctrico (10, 10', 10") está unido a tres superficies laterales tangenciales (12.1, 12.2, 12.3); y que a cada uno de estos elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") está fijado exactamente una masa sísmica (11, 11', 11").

3. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque un primer elemento piezoeléctrico (10) tiene una alta sensibilidad a una fuerza de corte ejercida por una primera masa sísmica (11) a lo largo de un eje longitudinal (y) y bajo la acción de la fuerza cortante a lo largo del eje longitudinal (y) genera cargas piezoeléctricas; que un segundo elemento piezoeléctrico (10') tiene una alta sensibilidad a una fuerza de corte ejercida por una segunda masa sísmica (11') a lo largo de un eje transversal (x) y genera cargas piezoeléctricas bajo la acción de la fuerza de corte a lo largo del eje transversal (x); y que un tercer elemento piezoeléctrico (10”) tiene una alta sensibilidad a una fuerza cortante ejercida por una tercera masa sísmica (11”) a lo largo del eje vertical (z) y genera cargas piezoeléctricas bajo la acción de la fuerza cortante a lo largo del eje vertical (z).

4. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de los tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") genera cargas piezoeléctricas en las caras frontales (110, 120) bajo la acción de una fuerza cortante a lo largo del eje tangencial principal (h); que el revestimiento frontal eléctricamente conductor (111, 121) recoge cargas piezoeléctricas para la fuerza de corte a lo largo del eje tangencial principal (h).

5. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque una primera cara frontal (110) tiene un primer revestimiento frontal eléctricamente conductor (111); que una segunda cara frontal (120) tiene un segundo revestimiento frontal eléctricamente conductor (121); que una primera superficie lateral (130) tiene un primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (131) y otro primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (133); que el primer revestimiento frontal eléctricamente conductor (111) y el primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (131) forman un primer revestimiento coherente eléctricamente conductor (101); que el segundo revestimiento frontal eléctricamente conductor (121) y el primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (133) forman un segundo revestimiento coherente eléctricamente conductor (102).

6. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque el transductor (1.3) tiene un primer y un segundo elemento conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.1", 13.2, 13.2', 13.2"); que el primer revestimiento conductor de cubierta (131) está conectado de forma cohesiva a un primer elemento conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.1"); que el primer revestimiento adicional de cubierta eléctricamente conductor (133) está conectado de forma cohesiva a un segundo contacto de elemento piezoeléctrico (13.2, 13.2', 13.2”) está conectado; que el primer elemento conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.1”) deriva cargas piezoeléctricas del primer revestimiento conductor eléctrico coherente (101) como primeras señales de aceleración (S1); y que el segundo elemento conductor piezoeléctrico (13.2, 13.2', 13.2") deriva cargas piezoeléctricas del segundo revestimiento conductor eléctrico coherente (102) como segundas señales de aceleración (S2).

7. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque el primer revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (131) está unido de forma cohesiva con el primer conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.01") a través de un primer contacto piezoeléctrico (13.01, 13.01', 13.01"); y que el segundo revestimiento de cubierta eléctricamente conductor (133) está conectado cohesivamente al segundo conductor piezoeléctrico (13.2, 13.2', 13.2”) a través de un segundo contacto piezoeléctrico (13.02, 13.02', 13,2”).

8. Transductor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la unidad convertidora (1.3) presenta unos primeros y segundos conductores del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3", 13.4, 13.4', 13.4") y convertidor de transimpedancia (13.10, 13.10', 13.10"); que el primer elemento conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.1") está conectado eléctrica y mecánicamente a un primer conductor del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3"); que el primer conductor del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3") deriva primeras señales de aceleración (S1) al convertidor de transimpedancia (13.10, 13.10', 13.10"), cuyo convertidor de transimpedancia (13.10, 13.10', 13.10") convierte las primeras señales (S1); que el segundo conductor piezoeléctrico (13.2, 13.2', 13.2") está conectado eléctrica y mecánicamente a un segundo conductor del cuerpo base (13.4, 13.4', 13.4"); y que el segundo conductor del cuerpo base (13.4, 13.4', 13.4”) deriva segundas señales de aceleración (S2).

9. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque el primer elemento conductor piezoeléctrico (13.1, 13.1', 13.1") está unido de forma cohesiva con un primer conductor del cuerpo base (13,3, 13,3', 13,3") a través de un primer contacto de acceso al cuerpo base (13.03, 13.03', 13,03"); y porque el segundo conductor del elemento piezoeléctrico (13.2, 13.2', 13.2") está conectado cohesivamente a un segundo conductor del cuerpo base (13.4, 13.4', 13.4") a través de un segundo contacto de acceso al cuerpo base (13.04, 13.04', 13.04") .

10. Transductor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque la unidad convertidora (1.3) presenta primeras resistencias eléctricas (13,5, 13,5', 13,5"); porque un primer conductor del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3") está conectado eléctrica y mecánicamente a una primera resistencia eléctrica (13.5, 13.5', 13.5"); porque una primera resistencia eléctrica (13,5, 13,5', 13,5") está conectada eléctricamente en paralelo con uno de los tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10"), cuya conexión en paralelo forma un filtro de paso alto (18, 18', 18") y filtra frecuencias por debajo de una frecuencia de corte.

11. Transductor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la unidad convertidora (1.3) presenta segundas resistencias eléctricas (13.6, 13.6', 13.6"); que presenta en cada caso un primer conductor del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3") está conectado eléctrica y mecánicamente a una segunda resistencia eléctrica (13.6, 13.6', 13.6"); porque una segunda resistencia eléctrica (13,6, 13,6', 13,6") está conectada eléctricamente en serie con uno de los tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10"), cuya conexión en serie forma un filtro de paso bajo (17, 17). ', 17") y se filtran las frecuencias por debajo de una frecuencia natural del transductor de aceleración (1).

12. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque el transductor de aceleración (1) presenta una salida de señal (1.4); que la unidad convertidora (1.3) tiene unos primeros y segundos conductores de salida del cuerpo base (13.8, 13.8', 13.8", 13.9); que un primer conductor de cuerpo de base (13.3, 13.3', 13.3") está conectado eléctrica y mecánicamente a un primer conductor de salida de cuerpo de base (13.8, 13.8', 13.8"), cada primer conductor de salida de cuerpo de base (13.8, 13.8', 13.8") deriva primeras señales de aceleración (S1) convertidas a la salida de señal (1.4); y que un segundo conductor del cuerpo base (13.4, 13.4', 13.4") está conectado eléctrica y mecánicamente a un segundo conductor de salida del cuerpo base (13.9), cuyo segundo conductor de salida del cuerpo base (13.9) deriva segundas señales de aceleración (S2) a la salida de señal (1.4).

13. Transductor de aceleración (1) según la reivindicación 12, caracterizado porque el primer conductor del cuerpo base (13.3, 13.3', 13.3") está unido de forma cohesiva con el primer conductor de salida del cuerpo base (13.08, 13.08', 13,08") a través de un primer contacto de salida del cuerpo base (13,8, 13,8', 13,8"); y porque el segundo conductor del cuerpo base (13.4, 13.4', 13.4") está conectado de forma cohesiva al segundo conductor de salida del cuerpo base (13.9) a través de un segundo contacto de salida del cuerpo base (13.09).

14. Transductor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el cuerpo base (12) está compuesto por un material mecánicamente rígido y de baja densidad.

15. Transductor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la masa sísmica (11, 11', 11") está fabricada de material de alta densidad.

16. Sensor de aceleración (1) según una de las reivindicaciones 2 a 15, caracterizado porque el transductor de aceleración (1) comprende tres medios de conexión internos (15, 15', 15") y tres medios de conexión externos (16, 16', 16"); que cada uno de los tres elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") está unido al cuerpo base (12) mediante un medio de conexión interno (15, 15', 15") con una superficie lateral tangencial (12.1, 12.2, 12.3); porque los elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") están unidos con una superficie lateral tangencial (12.1, 12.2, 12.3) mediante medios de conexión internos (15, 15', 15") mediante una conexión de material; que cada una de las tres masas sísmicas (11, 11', 11") está conectada mediante un medio de conexión externo (16, 16', 16") en un lado de un elemento piezoeléctrico (10, 10', 10”) alejado de una superficie lateral tangencial (12.1, 12.2, 12.3); y porque las masas sísmicas (11, 11', 11") están fijadas a un lado de los elementos piezoeléctricos (10, 10', 10") que está alejado de una superficie lateral tangencial (12.1, 12.2, 12.3) mediante conexiones de material mediante medios de conexión externos (16, 16',