SU1262390A1 - Пьезоэлектрический акселерометр с магнитоэлектрическим калибровочным устройством - Google Patents

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..V

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для измерения параметров вибрации и удара с дистанционной проверкой работоспособности. 5

Цель изобретения - повышение коэффициента преобразования акселерометра при калибровке.

На фиг.1 изображен акселерометр, разрез вдоль его оси чувствительности} на фиг.2 - сечение А-А на фиг.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.

Устройство работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

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.

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 калибровочным

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 опорном

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.

2. Акселерометр по п,1, отличающий с  тем, что посто нные магниты выполнены из закритического магнитотвердого материала.