CN103424569B - 基于液体质量块的高g值加速度传感器 - Google Patents

基于液体质量块的高g值加速度传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103424569B
CN103424569B CN201310233300.XA CN201310233300A CN103424569B CN 103424569 B CN103424569 B CN 103424569B CN 201310233300 A CN201310233300 A CN 201310233300A CN 103424569 B CN103424569 B CN 103424569B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
acceleration sensor
storage tank
head body
fairlead
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310233300.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103424569A (zh
Inventor
马铁华
靳鸿
王燕
陈昌鑫
裴东兴
张红艳
靳书云
沈大伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
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 North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN201310233300.XA priority Critical patent/CN103424569B/zh
Publication of CN103424569A publication Critical patent/CN103424569A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103424569B publication Critical patent/CN103424569B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种适用于高g值环境下的压电式加速度传感器，具体是一种基于液体质量块的高g值加速度传感器，包括圆柱形的本体，敏感元件，波阻抗小于本体波阻抗的有机液体，所述的本体是由基座体以及安装在基座体上的头体构成的，基座体或头体上预留有引线孔，头体下表面开有容置槽，头体沿轴向至少开有一个通孔，各通孔的直径相同且圆心均匀分布于同一圆周上，各通孔与容置槽相通，通孔的高度为容置槽的高度的十倍以上；所述的基座体与容置槽相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫的凹陷，隔热隔应力垫上铺设有压电薄膜；压电薄膜上表面、容置槽以及各通孔形成的空间内充满有机液体，通孔的尺寸需保证其内的有机液体不产生毛细现象。

Description

基于液体质量块的高g值加速度传感器
技术领域
    本发明涉及一种适用于高g值环境下的压电式加速度传感器，具体是一种基于液体质量块的高g值加速度传感器。
背景技术
目前，在侵彻测试场合通常使用压电式加速度传感器测试弹体的加速度，这类传感器一般采用固体质量块，石英晶体（或者压电陶瓷、压电薄膜）作为敏感元件。在侵彻高g值环境下，侵彻过载产生巨大的应力波对固体质量块影响较大，以至于传感器获取的加速度信息叠加了大量应力波产生的噪声信息；同时，大多数侵彻过程存在横向加速度，采用这类传感器时，固体质量块和敏感元件之间存在较大的摩擦力，由摩擦力产生的应力如果大于敏感元件的极限应力，敏感元件就会损坏，导致传感器失效；另外，侵彻过程中产生很大的冲击力，固体质量块承受能力有限，在侵彻高过载环境下自身易碎，从而传感器失效。因此，传统的压电式加速度传感器在侵彻高g值环境下存在不能有效获取加速度信息的问题。
发明内容
    本发明为了解决现有压电式加速度传感器存在不能有效获取加速度信息的问题，提供了一种基于液体质量块的高g值加速度传感器。
    本发明是通过以下技术方案实现的：基于液体质量块的高g值加速度传感器，包括圆柱形的本体，敏感元件，波阻抗小于本体波阻抗的有机液体，所述的本体是由基座体以及安装在基座体上的头体构成的，基座体或头体上预留有引线孔，头体下表面开有容置槽，头体沿轴向至少开有一个通孔，各通孔的直径相同且圆心均匀分布于同一圆周上，各通孔与容置槽相通，通孔的高度为容置槽的高度的十倍以上；所述的基座体与容置槽相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫的凹陷，隔热隔应力垫上铺设有压电薄膜；压电薄膜上表面、容置槽以及各通孔形成的空间内充满有机液体，通孔的尺寸需保证其内的有机液体不产生毛细现象；各通孔孔口处分别通过预紧螺栓以及密封垫将有机液体密封于该空间（压电薄膜上表面、容置槽以及各通孔形成的空间）内，该空间与引线孔不连通，除了压电薄膜上表面的其余空间壁上均布满绝缘薄膜，引线孔内设有连接于压电薄膜上的引线。
    本发明中所述的高g值一般指的是万g至数10万g。
本发明中采用波阻抗小于本体（本体材料）波阻抗的有机液体，这样才能保证只有一小部分应力波从弹体透射到有机液体中，绝大部分应力波经过反射进入弹体，从本质上降低了应力波对加速度信号的干扰。理论上只要是波阻抗小于本体波阻抗的有机液体均可采用，但是采用甘油、蓖麻油，具有表面张力小的特点，当加速度为0或大于0时，上述有机液体与压电薄膜的接触面积基本不变，降低了传感器的非线性误差。
    通孔的高度为容置槽的高度的十倍以上，这样容置槽内的液体产生的压力可忽略不计。
进一步，引线孔预留在基座体或头体上的任意位置均可，但是引线孔预留于头体上更便于传感器的安装。
理论上来说通孔的个数对传感器获取加速度信号是没有影响的，但是基于传感器固有频率、传感器体积等方面的因素，采用一个或两个通孔更好。
预紧螺栓通过密封垫和有机液体给压电薄膜施加了一定的预紧力矩，目的是消除空间内的间隙，以便获得良好的静、动态特性。具体使用时，当传感器承受加速度为a的载荷时，产生的压力F作用于压电薄膜，且F与a呈线性关系；当压电薄膜受到压力F作用时产生电荷量Q，电荷量Q与压力F之间呈线性关系，因此压电薄膜输出电荷量Q=ka，实现加速度的测试。
    具体使用时，所述的传感器活动装配于弹体上，该装配方式的装配结构为本领域公知结构。
    本发明所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器结构新颖、构思巧妙，波阻抗小于本体波阻抗的有机液体替换了传统固体材料作为惯性质量块，在非线性、高g值的侵彻环境下，只有较少部分应力波透射到有机液体中，降低了应力波对质量块的影响，提高了传感器的测试精度；液体质量块和压电薄膜之间的摩擦力很小，压电薄膜不易损坏失效；在侵彻高过载测试时，有机液体不会出现被击散的情况，而且有效地抑制了敏感元件的横向效应，提高了加速度传感器横向过载能力。
附图说明
图1为本发明所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器的其中一种结构示意图。
图2为本发明所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器的另一种结构示意图。
图3为图2的局部结构示意图。
    图中：1-基座体，2-头体，3-通孔，4-容置槽，5-引线孔，6-隔热隔应力垫，7-压电薄膜，8-预紧螺栓，9-密封垫，10-引线，11-绝缘薄膜，12-连接柱，h-高度，h0-高度。
具体实施方式
实施例1
基于液体质量块的高g值加速度传感器（如图1所示），包括圆柱形的本体，敏感元件，甘油（波阻抗小于本体波阻抗的有机液体），所述的本体是由基座体1以及安装在基座体1上的头体2构成的，头体2上预留有引线孔5，引线孔5位于头体2的中心线上，头体2下表面开有容置槽4，头体2沿轴向开有一个通孔3，该通孔3位于头体2的中心线上（通孔3为环形通孔），通孔3与容置槽4相通，通孔3的高度h为容置槽4的高度h0的十倍以上；所述的基座体1与容置槽4相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫6的凹陷，隔热隔应力垫6上铺设有压电薄膜7；压电薄膜7上表面、容置槽4以及通孔3形成的空间内充满甘油，通孔3的尺寸需保证其内的甘油不产生毛细现象；通孔3孔口处分别通过预紧螺栓8以及密封垫9将甘油密封于该空间内，该空间与引线孔5不连通，除了压电薄膜7上表面的其余空间壁上均布满绝缘薄膜11，引线孔5内设有连接于压电薄膜7上的引线10。
基座体1下部一体成型设有可螺纹连接于弹体上的带有螺纹的连接柱12。
实施例2
基于液体质量块的高g值加速度传感器（如图2所示），包括圆柱形的本体，敏感元件，蓖麻油（波阻抗小于本体波阻抗的有机液体），所述的本体是由基座体1以及安装在基座体1上的头体2构成的，头体2上预留有引线孔5，引线孔5位于头体2的中心线上，头体2下表面开有容置槽4，头体2沿轴向开有两个通孔3，两通孔3的直径相同且圆心均匀分布于同一圆周上，两通孔3与容置槽4相通，通孔3的高度h为容置槽4的高度h0的十倍以上；所述的基座体1与容置槽4相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫6的凹陷，隔热隔应力垫6上铺设有压电薄膜7；压电薄膜7上表面、容置槽4以及各通孔3形成的空间内充满蓖麻油，两通孔3的尺寸需保证其内的蓖麻油不产生毛细现象；两通孔3孔口处分别通过预紧螺栓8以及密封垫9将蓖麻油密封于该空间内，该空间与引线孔5不连通，除了压电薄膜7上表面的其余空间壁上均布满绝缘薄膜11，引线孔5内设有连接于压电薄膜7上的引线10。
基座体1外侧面开有可螺纹连接于弹体上的外螺纹。
实施例3
基于液体质量块的高g值加速度传感器，包括圆柱形的本体，敏感元件，蓖麻油（波阻抗小于本体波阻抗的有机液体），所述的本体是由基座体1以及安装在基座体1上的头体2构成的，头体2上预留有引线孔5，引线孔5位于基座体1的中心线上，头体2下表面开有容置槽4，头体2沿轴向开有两个通孔3，两通孔3的直径相同且圆心均匀分布于同一圆周上，两通孔3与容置槽4相通，通孔3的高度h为容置槽4的高度h0的十倍以上；所述的基座体1与容置槽4相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫6的凹陷，隔热隔应力垫6上铺设有压电薄膜7；压电薄膜7上表面、容置槽4以及各通孔3形成的空间内充满蓖麻油，两通孔3的尺寸需保证其内的蓖麻油不产生毛细现象；两通孔3孔口处分别通过预紧螺栓8以及密封垫9将蓖麻油密封于该空间内，该空间与引线孔5不连通，除了压电薄膜7上表面的其余空间壁上均布满绝缘薄膜11，引线孔5内设有连接于压电薄膜7上的引线10。
基座体1下部一体成型设有可螺纹连接于弹体上的带有螺纹的连接柱12。

Claims (4)

1.基于液体质量块的高g值加速度传感器，其特征在于，包括圆柱形的本体，敏感元件，波阻抗小于本体波阻抗的有机液体，所述的本体是由基座体（1）以及安装在基座体（1）上的头体（2）构成的，基座体（1）或头体（2）上预留有引线孔（5），头体（2）下表面开有容置槽（4），头体（2）沿轴向至少开有一个通孔（3），各通孔（3）的直径相同且圆心均匀分布于同一圆周上，各通孔（3）与容置槽（4）相通，通孔（3）的高度（h）为容置槽（4）的高度（h0）的十倍以上；所述的基座体（1）与容置槽（4）相对应的上表面开有容纳隔热隔应力垫（6）的凹陷，隔热隔应力垫（6）上铺设有压电薄膜（7）；压电薄膜（7）上表面、容置槽（4）以及各通孔（3）形成的空间内充满有机液体，通孔（3）的尺寸需保证其内的有机液体不产生毛细现象；各通孔（3）孔口处分别通过预紧螺栓（8）以及密封垫（9）将有机液体密封于该空间内，该空间与引线孔（5）不连通，除了压电薄膜（7）上表面的其余空间壁上均布满绝缘薄膜（11），引线孔（5）内设有连接于压电薄膜（7）上的引线（10）。
2.根据权利要求1所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器，其特征在于，引线孔（5）位于头体（2）的中心线上，且头体（2）上的通孔（3）为一个。
3.根据权利要求1所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器，其特征在于，引线孔（5）位于头体（2）的中心线上，且头体（2）上的通孔（3）为两个。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于液体质量块的高g值加速度传感器，其特征在于，基座体（1）下部一体成型设有可螺纹连接于弹体上的带有螺纹的连接柱（12）。
CN201310233300.XA 2013-06-13 2013-06-13 基于液体质量块的高g值加速度传感器 Expired - Fee Related CN103424569B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310233300.XA CN103424569B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 基于液体质量块的高g值加速度传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310233300.XA CN103424569B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 基于液体质量块的高g值加速度传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103424569A CN103424569A (zh) 2013-12-04
CN103424569B true CN103424569B (zh) 2015-07-15

Family

ID=49649620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310233300.XA Expired - Fee Related CN103424569B (zh) 2013-06-13 2013-06-13 基于液体质量块的高g值加速度传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103424569B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106033089A (zh) * 2015-03-17 2016-10-19 北京自动化控制设备研究所 一种小体积数字化分子电子角加速度计

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3602049A (en) * 1968-06-07 1971-08-31 Singer General Precision Fluid accelerometer
US4505014A (en) * 1983-12-19 1985-03-19 Litton Resources Systems, Inc. Accelerometer manufacturing method
CN101334422A (zh) * 2007-06-27 2008-12-31 财团法人工业技术研究院 惯性传感器及其制造方法
CN101762720A (zh) * 2009-12-31 2010-06-30 中北大学 一种压电式加速度传感器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384569U (zh) * 1986-11-21 1988-06-02
JPH01197663A (ja) * 1988-02-02 1989-08-09 Fujikura Ltd 加速度センサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3602049A (en) * 1968-06-07 1971-08-31 Singer General Precision Fluid accelerometer
US4505014A (en) * 1983-12-19 1985-03-19 Litton Resources Systems, Inc. Accelerometer manufacturing method
CN101334422A (zh) * 2007-06-27 2008-12-31 财团法人工业技术研究院 惯性传感器及其制造方法
CN101762720A (zh) * 2009-12-31 2010-06-30 中北大学 一种压电式加速度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN103424569A (zh) 2013-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204986090U (zh) 一种管路连接接头
CN111335478B (zh) 一种压剪分离式变刚度隔震支座及其制作方法
CN103983806A (zh) 一种基于柔性铰链的光纤光栅高频加速度传感器
CN103032504B (zh) 一种基于薄壁小孔节流的倒置式双出杆斜拉索油阻尼器
CN110792030B (zh) 一种基于金属橡胶的桥梁减振器及其工作方法
CN101575882A (zh) 混合型形状记忆合金多维隔振器
CN102720220B (zh) 一种混凝土管桩桩端反力测量装置及方法
CN106438807A (zh) 杆式固体颗粒摩擦阻尼器
CN103424569B (zh) 基于液体质量块的高g值加速度传感器
CN102901841A (zh) 一种智能三向加速度传感器
CN202511853U (zh) 一种密封保护的柱式称重测力传感器
CN103712729A (zh) 非焊接密封压力传感器
CN216589735U (zh) 一种风力机机组用柔性谐振液体阻尼器
CN101201275A (zh) 测力传感器及用于测量预应力锚索和桥梁支座受力的方法
CN208668661U (zh) 一种封板装配式预应力黏弹性阻尼器
CN102410012B (zh) 无线随钻测斜仪测斜短节组合减震方法及组合减震装置
CN106677812A (zh) 一种光纤光栅测力锚杆
CN207741768U (zh) 一种光纤光栅传感器
CN202974380U (zh) 液位变送器
CN101762720A (zh) 一种压电式加速度传感器
CN110186589B (zh) 一种耐高水压的光纤光栅温度传感器及装配方法
CN206192553U (zh) 锚杆垫板受力测试装置
CN202631163U (zh) 陶瓷压力传感器的内孔密封结构
CN204944730U (zh) 一种抗振动耐瞬时油压冲击压力传感器
CN200979466Y (zh) 测力传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150715

Termination date: 20160613

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee