[go: up one dir, main page]

SU1262390A1 - Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device - Google Patents

Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device Download PDF

Info

Publication number
SU1262390A1
SU1262390A1 SU843791724A SU3791724A SU1262390A1 SU 1262390 A1 SU1262390 A1 SU 1262390A1 SU 843791724 A SU843791724 A SU 843791724A SU 3791724 A SU3791724 A SU 3791724A SU 1262390 A1 SU1262390 A1 SU 1262390A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
magnetic
accelerometer
permanent magnets
calibration
inertial
Prior art date
Application number
SU843791724A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лилиана Валентиновна Косенко
Лев Александрович Гартель
Евгений Викторович Проценко
Борис Викторович Суворов
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1001
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1001 filed Critical Предприятие П/Я А-1001
Priority to SU843791724A priority Critical patent/SU1262390A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1262390A1 publication Critical patent/SU1262390A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, конкретно к устройствам дл  измерени  параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности. Цель изобретени  повышение коэффин;иента преобразовани  при калибровке. Магнитна  система устройства состоит из установленных по окружности магнитопровод щего  рма 11 посто нных магнитов 10 в зазорах между которыми находитс  часть инерционного элемента 6. . Закреп-пенное на инерционном элементе 6 магнитопровод щее кольцо 12 с обмоткой 13 позвол ет устранить нерабочие тангенциальные составл ющие магнитного потока. При действии измер емого ускорени  со на электродах пьезоэлемента 4 возни (Л кает пропорциональный ему электриче- скийзар д вследствие осесимметричного изгиба пластины 2 и пьезоэлемента. Изготовление посто нных магнитов из закритического магнитотвердого материала приводит к получению более высокого значени  магнитной индукции в зазоре. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i..VThe invention relates to a measurement technique, specifically to devices for measuring parameters of vibration and shock with remote performance verification. The purpose of the invention is to increase the coeffin conversion rate during calibration. The magnetic system of the device consists of 11 permanent magnets 10 arranged around the circumference of the magnetically conductive hinge and in the gaps between which there is a part of the inertial element 6.. A magnetically conducting ring 12 with a winding 13 fixed on the inertial element 6 makes it possible to eliminate the non-working tangential components of the magnetic flux. Under the action of the measured acceleration with on the electrodes of the piezoelectric element 4, there arises (it is proportional to the electric charge due to the axisymmetric bending of the plate 2 and the piezoelectric element. Manufacturing permanent magnets from supercritical hard magnetic material results in a higher value of magnetic induction in the gap. 1 C. ad hoc, 2 il. i..V

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для измерения параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности. 5The invention relates to measuring equipment, and more particularly to a device for measuring vibration and shock parameters with remote performance monitoring. 5

Цель изобретения - повышение коэффициента преобразования акселерометра при калибровке.The purpose of the invention is to increase the conversion coefficient of the accelerometer during calibration.

На фиг.1 изображен акселерометр, разрез вдоль его оси чувствительности} на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows the accelerometer, a section along its axis of sensitivity} figure 2 - section aa in figure 1.

Акселерометр содержит магнитопроводящий корпус 1, упругую пластину 2 со стержнем 3, пьезоэлемент 4, закрепленный на пластине 2, например, с помощью клея, и кольцевой инерционный элемент, состоящий для удобства сборки из трех частей 5-7, соединенных между Собой, например, винтами 8. Электроды пьезоэлемента электрически соединены с выводами 9. В магнитную систему калибровочного устройства входят постоянные магниты 10, которые установлены, например, на клею по окружности магнитопроводящего ярма 11, причем часть инерционного элемента 6 частично находится в зазорах между постоянными магнитами 10, магнитопроводящее кольцо 12, установленное на части 6 инерционного элемента, и нижняя часть корпуса 1. При этом ярмо 11 с магнитами 10 расположено в кольцевом пространстве между инерционным элементом и стержнем 3, Обмотка 13 намотана на магнитопроводящее кольцо 12 и вместе с ним помещена в рабочий зазор магнитной цепи между Магнитами 10 й корпусом 1. Начало й конец обмотки электрически соединены с выводами 14.The accelerometer contains a magnetically conductive housing 1, an elastic plate 2 with a rod 3, a piezoelectric element 4, mounted on the plate 2, for example, with glue, and an inertial ring element, consisting for convenience of assembly of three parts 5-7 connected by themselves, for example, by screws 8. The electrodes of the piezoelectric element are electrically connected to the terminals 9. Permanent magnets 10 are included in the magnetic system of the calibration device, which are mounted, for example, on glue around the circumference of the magnetically conducting yoke 11, and part of the inertial element 6 is partially found In the gaps between the permanent magnets 10, the magnetically conducting ring 12 mounted on the part 6 of the inertial element and the lower part of the housing 1. In this case, the yoke 11 with the magnets 10 is located in the annular space between the inertial element and the rod 3, The winding 13 is wound on the magnetically conducting ring 12 and together with it is placed in the working gap of the magnetic circuit between the magnets of the 10th case 1. The beginning and end of the winding are electrically connected to the terminals 14.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При действии вдоль оси симметрии акселерометра измеряемого ускорения возникают смещение инерционного элемента относительно корпуса 1 и осесимметричный изгиб пластины 2 и пьезоэлемента 4. На электродах пьезоэлемента возникает заряд, пропорциональный величине действующего ускорения. Соответствующее напряжение снимается с выводов 9. При калибровке входное напряжение от генератора подается на выводы 14, вследствие чего в обмотке 13 возникает ток, вызывающий по закону Ампера силу, действующую на обмотку и направленную вдоль оси симметрии акселерометра. Под действием этой силы инерционный элемент смещается вдоль оси, пьезоэлемент 4 изгибается и с выводов 9 снимается напряжение, пропорциональное текущему по обмотке 13 току.When a measured acceleration acts along the axis of symmetry of the accelerometer, a displacement of the inertial element relative to the housing 1 and axisymmetric bending of the plate 2 and the piezoelectric element 4 occur. A charge proportional to the value of the effective acceleration arises on the electrodes of the piezoelectric element. The corresponding voltage is removed from the terminals 9. During calibration, the input voltage from the generator is supplied to the terminals 14, as a result of which a current arises in the winding 13, which, according to Ampere's law, causes a force acting on the winding and directed along the axis of symmetry of the accelerometer. Under the action of this force, the inertial element is displaced along the axis, the piezoelectric element 4 is bent, and a voltage proportional to the current flowing through the winding 13 is removed from the terminals 9.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет получить более оптимальное сочетание параметров измерительного и калибровочного Ю каналов пьезоэлектрического акселерометра, так., как устранение необходимости проведения магнитного потока через упругую пластину и инерционный элемент позволяет повысить чувстви'5 тельность и точность прибора за счет использования более подходящих материалов и применение шарнирного закрепления инерционного элемента на пластине.The proposed device, in comparison with the known one, allows to obtain a more optimal combination of the parameters of the measuring and calibration U channels of the piezoelectric accelerometer, such as eliminating the need for magnetic flux through an elastic plate and an inertial element, it is possible to increase the sensitivity and accuracy of the device through the use of more suitable materials and the use of articulating the inertia element on the plate.

Перенос постоянных магнитов в кольцевое пространство между инерционным элементом и центральным стержнем и частичное введение инерционного элемента в зазоры между постоянными маг25 нитами позволяют уменьшит! габариты акселерометра.The transfer of permanent magnets into the annular space between the inertial element and the central rod and the partial introduction of the inertial element into the gaps between the permanent magnets can reduce! accelerometer dimensions.

Кроме того, повышается коэффициент передачи при калибровке как за счет получения более высокого значения 30 магнитной индукции в зазоре (изготовление постоянных магнитов из закритического магнитотвердого материала, . уменьшение магнитного сопротивления элементов магнитной цепи), так и в 25 связи с применением магнитопроводящего кольца для устранения нерабочих тангенциальных составляющих магнитного потока. При сохранении чувствительности и габаритов известного уст4Q ройства указанные меры позволяют эквивалентно повысить коэффициент передачи при калибровке.In addition, the transmission coefficient is increased during calibration both by obtaining a higher value of 30 magnetic induction in the gap (the manufacture of permanent magnets from supercritical magnetically hard material, a decrease in the magnetic resistance of the magnetic circuit elements), and in 25 communication with the use of a magnetic circuit to eliminate non-working tangential components of magnetic flux. While maintaining the sensitivity and dimensions of the known device, the indicated measures can equivalently increase the transmission coefficient during calibration.

Предлагаемая конструкция калибровочного устройства пьезоакселерометра 45 наиболее полно (из известных типов калибровочных устройств) отвечает указанным критериям и имеет достаточно высокий коэффициент передачи при калибровке, что обеспечивает эффективную проверку параметров акселерометра эи и получение хорошего соотношения сигнал - шум даже при малых уровнях входного проверочного сигнала.The proposed design of the calibration device of the piezo-accelerometer 45 most fully (of the known types of calibration devices) meets the specified criteria and has a sufficiently high transmission coefficient during calibration, which provides an effective verification of the parameters of the accelerometer ee and obtaining a good signal-to-noise ratio even at low levels of the input test signal.

Claims (2)

1 Изобретение от}шситс  к измерительной технике, а более конкретно к устройствам дл  измерени  параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой .работоспособности. Цель изобретени  - повышение коэффициента преобразовани  акселерометр при калибровке. На фиг.1 изображен акселерометр, разрез вдоль его оси чувствительности} на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Акселерометр содержит магнитопровод щий корпус 1, упругую пластину 2 со стержнем 3, пьезоэлемент 4, закрепленный на пластине 2, например, с помощью кле , и кольцевой инерционный элемент, состо щий дл  удобства сборки из трех частей 5-7, соединенньпс между собой, например, винтами 8. Электроды пьезоэлемента электрически соединены с выводами 9. В магнитную систему калибровочного уст ройства вход т посто нные магниты 10 которые установлены, например, на клею по окружности магнитопровод щег  рма 11, причем часть инерционного элемента 6 частично находитс  в зазо рах между посто нными магнитами 10, магнитопровод щее кольцо 12, установ ленное на части 6 инерционного элемента , и нижн   часть корпуса 1, При этом  рмо 11 с магнитами 10 расположено в кольцевом пространстве между инерционным элементом и стержнем 3, Обмотка 13 намотана на магнитопровод щее кольцо 12 и вместе с ним помещена в рабочий зазор магнитной цепи между магнитами 10 и корпусом 1, Начало и конец обмотки электрически со единены с выводами 14. Устройство работает следующим образом . При действии вдоль оси симметрии акселерометра измер емого ускорени  возникают смещение инерционного элемента относительно корпуса 1 и осесимметричный изгиб пластины 2 и пьезоэлемента 4. На электродах пьезоэле мента возникает зар д, пропорциональ ный величине действующего ускорени . Соответствующее напр жение снимаетс  с выводов 9. При калибровке входное напр жение от генератора подаетс  на выводы 14, вследствие чего в обмотке 13 возникает ток, вызывающий по зако ну Ампера силу, действующую на обмот ку и направленную вдоль оси сш- метри акселерометра. Под действием этой си 0 2 ы инepII oнный элемент смещаетс  доль оси, пьезоэлемеит 4 изгибаете с выводов 9 снимаетс  напр жение, ропорциональное текущему по обмотке 13 току. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позвол ет получить более оптимальное сочетание параметров измерительного и калибровочного каналов пьезоэлектрического акселерометра , так,, как устранение необходимости проведени  магнитного потока через упругую пластину и инерционный элемент позвол ет повысить чувствительность и точность прибора за счет использовани  более подход щих материалов и применение шарнирного закреплени  инерционного элемента на пластине. Перенос посто нных магнитов в кольцевое пространство межд:,у инерхдаонным элементом и центральным стержнем и частичное введение инерционього элемента в зазоры мех.ду посто нными магнитами позвол ют уменьшит габариты акселерометра. Кроме того, повьплаетс  коэффициент передачи при калибровке как за счет получени  более высокого значени  магнитной индукции в зазоре (изготовление посто нных магнитов из закритического магнитотвердого материала, уменьшение магнитного сопротивлени  элементов магнитной цепи), так и в св зи с применением магнитопровод щего кольца дл  устранени  нерабочих тангенциальных составл ющих магнитного потока. При сохранении чувствительности и габаритов известного устройства указанные меры позвол ют эквивалентно .повысить коэффициент передачи при калибровке. Предлагаема  конструкци  калибро- вочного устройства пьезоакселерометра наиболее полно (из известных типов калибровочных устройств) отвечает указанным критери м и имеет достаточно высокий коэффициент передачи при калибровке , что обеспечивает эффективную проверку параметров акселерометра и получение хорошего соотношени  сигнал - tcryjvi даже при мальзс уровн х входного проверочного сигнала. Формула изобретени  1. Пьезоэлектрический акселерометр с магнитоэлектрическим калибровочным1 The invention relates to measurement technology, and more specifically to devices for measuring vibration and shock parameters with remote testing of performance. The purpose of the invention is to increase the conversion rate of the accelerometer during calibration. Figure 1 shows the accelerometer, a section along its axis of sensitivity} in figure 2 - section aa in figure 1. The accelerometer contains a magnetically conductive body 1, an elastic plate 2 with a rod 3, a piezoelectric element 4 mounted on the plate 2, for example, with glue, and an inertia ring element, for convenience of assembling from three parts 5-7, interconnected with each other, for example , screws 8. The electrodes of the piezoelectric element are electrically connected to the terminals 9. The magnet system of the calibration device consists of permanent magnets 10, which are installed, for example, on the glue around the circumference of the sprag 11 magnetic circuit, and part of the inertial element 6 It is located in the gaps between the permanent magnets 10, the magnetic conductive ring 12 mounted on the part 6 of the inertial element, and the lower part of the housing 1, and the PM 11 with the magnets 10 is located in the annular space between the inertial element and the rod 3, the winding 13 is wound on the magnetic conductor ring 12 and with it placed in the working gap of the magnetic circuit between the magnets 10 and the housing 1, the beginning and end of the winding are electrically connected to the terminals 14. The device operates as follows. When acting along the axis of symmetry of the accelerometer of the measured acceleration, an inertial element is displaced relative to the housing 1 and the axisymmetric bending of the plate 2 and the piezoelectric element 4. On the electrodes of the piezoelectric element, a charge occurs proportional to the magnitude of the current acceleration. The corresponding voltage is removed from pins 9. During calibration, the input voltage from the generator is applied to pins 14, as a result of which a current arises in coil 13, which causes a force on the coil and is directed along the x-axis accelerometer along Ampée's law. Under the action of this 0 2 s, the inII element of the element is displaced along the axis, the piezoeleite 4 bends from the terminals 9 and the voltage is removed, which is proportional to the current flowing through the winding 13. The proposed device, in comparison with the known, allows to obtain a more optimal combination of the parameters of the measuring and calibration channels of the piezoelectric accelerometer, as well as eliminating the need to conduct a magnetic flux through an elastic plate and an inertial element improves the sensitivity and accuracy of the device by using more suitable materials and the use of hinged inertia element on the plate. The transfer of permanent magnets into the annular space between:, with an inichdona element and a central rod and the partial introduction of the inertia element into the gaps of the mechanics with permanent magnets will reduce the dimensions of the accelerometer. In addition, the transmission coefficient during calibration is due to both obtaining a higher value of magnetic induction in the gap (making permanent magnets from a supercritical hard magnetic material, reducing the magnetic resistance of the elements of the magnetic circuit), and in connection with the use of a magnetic conductive ring to eliminate non-working tangential magnetic flux components. While maintaining the sensitivity and dimensions of the known device, these measures allow an equivalent increase in the transmission coefficient during calibration. The proposed design of a piezo-accelerometer calibration device most fully (of the known types of calibration devices) meets the specified criteria and has a sufficiently high transmission coefficient during calibration, which ensures an effective verification of accelerometer parameters and obtaining a good signal-tcryjvi ratio even at low levels of the input test signal . Claim 1. Piezoelectric accelerometer with magnetoelectric calibration устройством, содержащей установленные в магнитопровод щем корпусе круглую упругую пластину с центральным опорным стержнем, пье-зоэлемент, закрепленный на пластине, кольцевой инерционный элемент, установленный по периферии пластины, кольцевое  рмо магнитопровода с посто нным магнитом и обмотку калибровочного устройства о тличающийс  тем, что, с целью повьшени  коэффициента преобразовани  при каЛибровке, в него введены магнитопровод щее кольцо, а также дополнительные посто нные магниты, закрепленные с основным магнитом через равные промежутки на  рме, которое, с свою очередь, укреплено на опорномa device containing a circular elastic plate with a central support rod installed in the magnetic body, a piezo element secured to the plate, an inertial ring element mounted around the plate’s periphery, a permanent magnet ring magnetic core and winding a calibration device distinguished by the fact that In order to increase the conversion coefficient when calibrating, a magnetic conductive ring is inserted into it, as well as additional permanent magnets attached to the main magnet through nye intervals on the yoke, which, on its turn, is mounted on a support стержне под упругой пластиной, на мзгнитопровод щем кольце, закрепленном на инерционном элементе коаксиапьно  рму, размещена обмотка калибровочного устройства, инерционный элемент и упруга  пластина выполнены из немагнитного материала, посто нны магниты имеют согласное и радиальное направление пол рности, а часть коль (ца и инерционного элемента размещена в зазорах между посто нными магнитами и корпусом.the rod under the elastic plate, on the magnetic conductor ring, mounted on the inertial element of the coaxial ring, is placed the winding of the calibration device, the inertial element and the elastic plate are made of non-magnetic material, the magnets have a consistent and radial polarity direction, and a part of the ring (center and inertial) element is located in the gaps between the permanent magnets and the housing. 2. Акселерометр по п,1, отличающий с  тем, что посто нные магниты выполнены из закритического магнитотвердого материала.2. The accelerometer according to claim 1, characterized in that the permanent magnets are made of supercritical hard magnetic material.
SU843791724A 1984-09-20 1984-09-20 Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device SU1262390A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843791724A SU1262390A1 (en) 1984-09-20 1984-09-20 Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843791724A SU1262390A1 (en) 1984-09-20 1984-09-20 Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1262390A1 true SU1262390A1 (en) 1986-10-07

Family

ID=21138893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843791724A SU1262390A1 (en) 1984-09-20 1984-09-20 Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1262390A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Цеханский К.Р. Пьезоэлектрические акселерометры повьшенной чувствительности: Сб. Вибрационна техника, ВДНТП,- М.: 1967, с. 7-17. Цеханский К.Р. Способы повышени коэффициента преобразовани пьезоакселерометров: Сб. Вибрационна техника, МДНТП.- М.: 1975, с. 150-153. П тин Ю.М. Проектирование элементов измерительных приборов.- М.: Высша школа, 1977, с. 140-143. Патент US 3120622, кл. 310-8.4, 1964. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3120622A (en) Self-calibrating accelerometer
US2632791A (en) Vibratory condenser converter
EP0771427B1 (en) High resolution geophone
US3738445A (en) Seismometer spring suspension system
US2316616A (en) Vibration responsive device
US4362990A (en) Current- and voltage-measurement transducer
JPH08502821A (en) Accelerometer
US2662996A (en) Magnetic pickup
WO2013074331A1 (en) Improved piezo sensor
SU1262390A1 (en) Piezoelectric accelerometer with moving-coil calibration device
US3331023A (en) Sensing and measuring device for high voltage power lines
US2372002A (en) Telemetering system
US7138808B2 (en) Movable apparatus, a measuring apparatus, a capacitive distance sensing apparatus, and a positioning device
US3899736A (en) Vibration-resistant device for taut band suspension type indicating instrument
US3275936A (en) Electric meter including pivoted mag- net rotor surrounded by continuous pole faces
RU2082991C1 (en) Electrodynamic geophone
US3274490A (en) Fluid damped permanent magnet core meter movement with a float supported and filar suspended coil
US4211972A (en) Self contained filar suspended meter rotor
RU2118825C1 (en) Moving-coil instrument element
US2653302A (en) Accelerometer pickup of very small size and weight
US3621393A (en) Compact moving coil meter movement
US2995928A (en) Indicator of torsional oscillations
US7810370B1 (en) Accelerometer calibrator resonance damper and methods
RU94721U1 (en) MAGNETIC FIELD SENSOR
CN113740582B (en) A magnetic field induction coil assembly, magnetic field sensor array and measurement system for multi-dimensional balanced magnetic field measurement