DE3038660A1

DE3038660A1 - Accelerometer with piezoelectric transducer - is insensitive to resonances and contains seismic mass support unaffected by parallel components

Info

Publication number: DE3038660A1
Application number: DE19803038660
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Phys. 8000 München Kleinschmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1982-05-06

Abstract

An acceleration sensor with a piezoelectric transducer element and seismic mass mounted on a frame is a highly sensitive device unaffected by resonance effects etc. The arrangement contains transducer plates (5) arranged to be subjected to acceleration forces in their longitudinal axes. The shortest distance between the axis of a pivoting or flexing seismic mass support (7) and the centre of gravity (9) of the mass (4) is perpendicular to the measurement acceleration force (F). The pivoting or flexing support is so stable under force components parallel to the flexing axis that the produce no movement of the mass w.r.t. the frame (2). The effective lever arm (71) for the measurement force is longer than the connecting distance (91) between the mass centre of gravity (9) and the support.

Description

Beschleunigungsaufnehmer mit piezoelektrischem Wand-Accelerometer with piezoelectric wall

lerelement.learning element.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsaufnehmer, wie er-im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.The present invention relates to an accelerometer, as indicated in the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik, so z.B. aus "Piezoelektrische Meßtechnik; Physikalische Grundlagen, Kraft, Druck- und Beschleunigungsaufnehmer, Verstärker", 7erlag Springer, 1980, insbesondere Seiten 205 und ff., sind Bauformen piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer bekannt. Es sind dort verschiedene Aufnehmertypen beschrieben und dargestellt, die mit Longitudinaleffekt unter Ausnutzung der piezoelektrischen Eopplung k332 des.Schereffekts und des Biegeeffekts in einem bilaminaren Wandlerelement arbeiten. Es ist dort auch ein hochempfindlicher Beschleunigungsaufnehmer beschrieben, der nach dem voranstehend erwähnten Longitudinaleffekt arbeitet und bei dem das Wandlerelement eine Anzahl im Stapel angeordneter Scheiben aus Piezokeramik ist.From the prior art, for example from "Piezoelectric Measurement Technology; Physical basics, force, pressure and acceleration transducers, amplifiers ", 7erlag Springer, 1980, in particular pages 205 and ff., Are piezoelectric designs Accelerometer known. Different types of transducers are described there and shown, the longitudinal effect using the piezoelectric Coupling k332 of the shear effect and the bending effect in a bilaminar transducer element work. A highly sensitive accelerometer is also described there, which works according to the above-mentioned longitudinal effect and in which the The transducer element is a number of piezoceramic disks arranged in a stack.

Die Probleme,.die sich bei der Entwicklung und Realisierung eines wie einschlägigen, insbesondere hochempfindlichen Beschleunigungsaufnehmers ergeben, sind die, einerseits ein der zu messenden Beschleunigung entsprechendes hohes elektrisches Signal zu erzeugen, andererseits aber Unmpfindlichkeit gegen Störeinflüsse, wie Verstärkerrauschen, elektrische Störeinstreuungen, und Signalbeeinflussung durch fremde, nicht zu registrierende Vibrationen, auszuschließen ZoBo liefert der Longitudinaleffekt bei Scheiben wegen der unvermeidlich hohen Steifigkeit des Keramikmaterials zwangsläufig nur relativ geringes Signal, wie dies alle bekannten verwendeten Beschleunigungsaufnehmer bestätigen. Wesentlich empfindlichere, auf dem Prin° zip des Biegeschwingers beruhende Beschleunigungsaufnehmer haben dafür derart niedrige Eigenresonanzfrequenz, daß der Bereich der Betriebsfrequensen9 der stets unterhalb dieser Resonanzfrequenz gelegt wirts für viele Anwendungen unzureichend klein ist. Ein weiterer Fehler vieler Aufnehmer liegt in der starken Auswirkung des Resonanzeffekts, wobei Vibrationen dieser Frequenz mit vergleichsweise sehr viel höherer Empfindlichkeit registriert werden und das Meßergebnis verfälschen oder sogar zur Zerstörung des Aufnehmers führen.The problems. That arise in the development and implementation of a as shown by relevant, especially highly sensitive, accelerometers, are on the one hand a high electrical power corresponding to the acceleration to be measured To generate a signal, but on the other hand, insensitivity to interference, such as Amplifier noise, electrical interference, and signal interference from strangers, not too registering vibrations, exclude ZoBo provides the longitudinal effect in the case of panes because of the inevitable high stiffness of the ceramic material inevitably only a relatively low signal, as is all known Confirm the accelerometer used. Much more sensitive, on Accelerometers based on the principle of the flexural oscillator have for this purpose such a low natural resonance frequency that the range of operating frequencies always placed below this resonance frequency is insufficient for many applications is small. Another flaw of many transducers is the strong impact the resonance effect, vibrations of this frequency with comparatively very high much higher sensitivity are registered and falsify the measurement result or even lead to the destruction of the transducer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hochempfindlichen Beschleunigungsaufnehmer anzugeben der weitgehend unabhängig gegenüber wie oben angegebener Störeinflüsse ist, andererseits aber ohne erhöhten technologischen Aufwand herzustellen und zu betreiben ist.The object of the present invention is to provide a highly sensitive Specify accelerometers which are largely independent of the above specified interfering influences, but on the other hand without increased technological effort is to be established and operated.

Diese Aufgabe wird mit einem BeschleunigungsauSnehmer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelost, der erfindungsgemäß die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 aufweist.This task is carried out with an acceleration pickup according to the generic term of claim 1 solved, according to the invention, the features of the identifier of claim 1 has.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, den piezcelektrischen Kopplungsfaktor k31 des sogenann° ten Quereffekts zu nutzen. Da die Größe des energe- tischen Effekts dieser piezoelektrischen Kopplung aber etwa einen Faktor 5 kleiner ist als die eingangs erwähnte Kopplung k33, sind zur Realisierung der Erfindung weitere Maßnahmen erforderlich, die diesen zunächst vorliegenden Nachteil des zugrunde gelegten Prinzips nicht nur aufheben, sondern weit überkompensieren.The present invention is based on the principle of piezoelectric To use coupling factor k31 of the so-called transverse effect. Since the size of the energetic tables Effect of this piezoelectric coupling is about a factor of 5 smaller than the coupling k33 mentioned at the beginning are additional ones for realizing the invention Measures are required to address this disadvantage of the underlying Not only cancel the principle, but far overcompensate it.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist das piezoelek--tEsche Wandlerelement beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer ein oder mehrere dünne(s), folienartige(s) Plättchen mit einer Dicke von vorzugsweise weniger als 1 mm. Diese vorzugsweise länglichen Plätt chen sind in dem Beschleunigungsaufnehmer an seinen Breitseiten-Enden gehaltert, so daß die (zu messende) Beschleunigungskraft im BeschleunigungsauSnehmer das Plättchen in Richtung seiner größten oder zweitg%ßn Längenabmessung drückt und zieht. Das sich ergebende elektrische Signal wird von den Elektroden der beiden Oberflächen des Plättchens abgenommen. Dies gewährleistet (außerdem) einen relativ geringen Innenwiderstand des Wandlerelementes, wie er für die nachfo1-gende Elektronikschaltung erwünscht ist. According to one feature of the invention, the piezoelectric transducer element is with the accelerometer according to the invention one or more thin, film-like (s) Platelets with a thickness of preferably less than 1 mm. These preferably elongated platelets are in the accelerometer at its broadside ends held so that the (to be measured) acceleration force in the accelerometer pushes the plate in the direction of its largest or second length dimension and pulls. The resulting electrical signal is from the electrodes of the two Surfaces of the platelet removed. This (also) ensures a relative low internal resistance of the converter element, as it is for the following electronic circuit is desirable.

Der erfindungsgemäße Beschleunigungsaufnehmer ist außerdem so aufgebaut, daßmögliche Störeffekte durch Beschleunigungen quer zum Wandlerelement eliminiert sind. Hierzu ist die seismische Masse des Beschleunigungsaufnehmers so gehaltert, daß in dem erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer Bewegungsempfindlichkeit fUr die seismische Masse nur in der aus zu wertenden Beschleunigungsrichtung vorliegt und Bewegungen in anderen Koordinaten kein Signal auslösens Die seismische Masse. hat wie vorgesehen eine nahezu linienförmige, biegsame (Biege )Lagerung9 die nur Eipp- oder Schwenkbewegung der seismischen Masse zuläßt. Auswirkungen von Beschleunigungskräften aus anderen Richtungen als der Richtung der zu messenden Beschleunigungskraft werden durch Aufbau und/oder Dimensionierung eliminiert, soweit nicht bereits dies die linienförmige Biegelagerung bewirkt Zu den Maßnahmen eines besonderen Aufbaues gehört auch diep malirere Wandlerelemente entsprechend anzuordnen Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion ist gegenüber einem Beschleunigungsaufnehmer mit einer oder mit wenigen dünnen piezokeramischen Scheiben9 die den Longitudinaleffekt k33 ausnutzen9 prinzipiell eine niedrigere Resonanzfrequenz verbunden Der noch 7erfügbare Frequenzbereich ist aber für den Regelfall der Anwendung völlig ausreichend. Die Resonanz kann beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer außerdem in ihrer nachteiligen Wirkung noch dadurch behoben werden, daß die seismische Masse in diesem eine Dämpfung erfährt. Diese Dämpfung senkt die Resonanzempfindlichkeit bzw. Uberempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers im Bereich der Resonanzfrequenz bis angenähert auf die Empfindlichkeit außerhalb dieser Resonanzfrequenz9 wobei diese Empfindlichkeit außerhalb der Resonanzfrequenz durch die Dämpm fungsmaßnahme wiederum nicht merkbar nachteilig gegen über dem Fall fehlender Dämpfung verringert wird Für die Wandlerelemente wird außer Quarz und Lithiumniobat oder Lithiumtantalat vorzugsweise Piesokerazik verwendet. The accelerometer according to the invention is also constructed in such a way that that possible interfering effects due to accelerations across the transducer element eliminated are. For this purpose, the seismic mass of the accelerometer is held in such a way that that in the accelerometer according to the invention motion sensitivity for the seismic mass is only present in the direction of acceleration to be evaluated and movements in other coordinates do not trigger a signal the seismic mass. has an almost linear, flexible (bend ) Storage9 which only allows tilting or swiveling movement of the seismic mass. effects of acceleration forces from directions other than the direction to be measured Acceleration forces are eliminated by construction and / or dimensioning, insofar as this does not already cause the linear flexural bearing. To the measures of a The special structure also includes arranging the more malirere transducer elements accordingly With the construction according to the invention is compared to an accelerometer with one or a few thin piezoceramic disks9 that create the longitudinal effect k33 exploit9 in principle a lower resonance frequency connected to the still 7available However, the frequency range is completely sufficient for the normal case of application. the In the case of the accelerometer according to the invention, there can also be resonance in their adverse effect can be remedied by the fact that the seismic mass in this experiences a damping. This damping lowers the sensitivity to resonance or oversensitivity of the accelerometer according to the invention in the range of the resonance frequency up to approximately the sensitivity outside this resonance frequency9 where this sensitivity outside the resonance frequency by the damping measure again not noticeably disadvantageous compared to the case of lack of damping reduced Besides quartz and lithium niobate or lithium tantalate are used for the converter elements preferably used Piesokerazik.

Weitew Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter AusffAhrungsbeisniele hervor.Further explanations of the invention emerge from the following description preferred embodiment examples.

Fig.1 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung.Fig.1 show a first embodiment of the invention.

und 2 Fig.3 zeigt ein Wandlerelement.and FIG. 2 shows a transducer element.

Fig.4 zeigt eine zum Vergleich dargestellte Ausführungsform des Standes der Technik.4 shows an embodiment of the stand shown for comparison of the technique.

Fig.5 zeigt ein Diagramm der Frequenzabhängigkeit.Fig. 5 shows a diagram of the frequency dependency.

Fig.6 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung.Fig.6 show a second embodiment of the invention.

und 7 Fig.8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.and Figure 7 shows a third embodiment of the invention.

Fig.9 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung.9 show a fourth embodiment of the invention.

Fig.10 Fig.11 Fig.12 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.Fig.10 Fig.11 Fig.12 show a fifth embodiment of the invention.

und 13 Fig.14 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung.and Figure 13 shows a sixth embodiment of the invention.

In Fig.1 ist ein mit 1 bezeichneter erfindungsgemäßer Beschleunigungsaufnehmer in seinem Prinzipaufbau dargestellt. Mit 2 ist ein Rahmenteil des Aufnehmers 1 bezeichnet, von dem nicht nur entsprechend dem Doppelpfeil 3 die zu messende (positive und/oder negative) Beschleunigungskraft F aufzunehmen ist, sondern an dem außerdem auch die seismische Masse 4 und das piezokeramische Wandlerplättchen 5 befestigt sind. Z.B. wird dieses Rahmenteil 2 mittels eines einstückig mit diesem verbundenen Gewindebolzen an demjenigen mechanischen Teil (z.B. einem Motor) befestigt, dessen von diesem abgegebene Beschleunigungskraft F zu messen ist.1 shows an acceleration sensor according to the invention, denoted by 1 shown in its principle structure. With 2 a frame part of the transducer 1 is referred to, of which not only the one to be measured (positive and / or negative) acceleration force F is to be recorded, but also the seismic mass 4 and the piezoceramic transducer plate 5 are attached. E.g. is this frame part 2 by means of a threaded bolt integrally connected to this attached to that mechanical part (e.g. an engine), its from this given acceleration force F is to be measured.

Mit 7 ist ein linienförmiges Biegelager der seismi- schen Masse 4 bezeichnet. In der Fig. ist ein Querschnitt durch die Achse dieser Lagerung zu sehen, d.h.With 7 a linear bending bearing of the seismic ting Mass 4 denotes. In the figure is a cross section through the axis of this storage to see, i.e.

die Biegelinie verläuft senkrecht zur Darstellungsebene der Fig.1. Um diese Biegelinie herum kann die seismische Masse 4, wie durch den Doppelpfeil 8 angedeutet, hin- und herschwenken9 nämlich abhängig von der ein wirkenden Kraft F. Dieses längliche Biegelager 7 gewährleistet, daß auf das Rahmenteil 2 senkrecht zur Darstellungsebene der Fig.1 einwirkende Kräfte, angedeutet mit F', gleichermaßen auf dieses Rahmenteil 2 und die seismische Masse 4 einwirken. Durch Wahl der Lage des mit 9 bezeichneten Gesamtmassenschwerpunktes der seismischen Masse 4 in der Höhenlage des Biegela gers 7 wird erreicht, daß auf das Rahmenteil 2 entsprechend dem Pfeil 7" einwirkende Kräfte F" ebenfalls gleichermaßen auf Rahmenteil 2 und seismische Masse 4 einwirken. Die gestrichelt eingezeichnete Ebene 10 -durch Biegelager 7 und Massenschwerpunkt 9 ist senk recht zur Richtung der zu messenden Beschleunigungskraft F, d.h. die Richtung des Doppelpfeils 3 ist die Normale der Ebene 10.the bending line runs perpendicular to the plane of representation in FIG. The seismic mass 4 can be around this bending line, as indicated by the double arrow 8 indicated, swinging back and forth9 namely depending on the force acting on it F. This elongated flexible bearing 7 ensures that the frame part 2 is perpendicular Forces acting on the plane of representation in FIG. 1, indicated by F ', equally act on this frame part 2 and the seismic mass 4. By choice of location of the total center of gravity of the seismic mass 4 designated by 9 in FIG Height of the Biegela gers 7 is achieved that on the frame part 2 accordingly the arrow 7 "acting forces F" also equally on frame part 2 and seismic mass 4 act. The dashed line 10 -through flexible bearings 7 and center of mass 9 is perpendicular to the direction of the acceleration force to be measured F, i.e. the direction of the double arrow 3 is the normal of plane 10.

Durch Wahl der linienförmigen Biegelagerung 7 und ihrer Ausrichtung sowie durch Wahl der Lage des Massenschwer-und seines wirksamen Hebelarms 9' punktes 9/in bezug auf die Biegelagerung 7 ist der erfindungsgemäße Beschleunigungsaufnehmer also ausschließlich auf Kräfte F empfindlich und gegen Kräfte F' und F" unempfindlich.By choosing the linear flexure 7 and its alignment as well as by choosing the position of the center of gravity and its effective lever arm 9 'point 9 / with regard to the flexural bearing 7 is the accelerometer according to the invention thus only sensitive to forces F and insensitive to forces F 'and F ".

Mit 5 ist das bereits erwähnte piezokeramische Wandlerelement in Plättchenform bezeichnet Fig02 zeigt eine Seitenansicht der Fig.1, in der die volle Oberfläche des Plättchens 5 zu sehen ist Die übrigen Teile die- ser Seitenansicht entsprechen denen der bereits erNäuterten Fig.1. Auf der in der Aufsicht der Fig.2 sichtbaren Oberfläche des Plättchens 5 befindet sich eine ganzflächige Elektrodenbelegung aus beispielsweise Einbrennsilber. Die nur in Fig.1 im Längsschnitt sichtbare Gegenelektrode auf der Rückseite ist dort mit 15' bezeichnet. Zwischen den Anschlußleitungen 16 und 16' ist das elektrische Beschleunigungssignal abzunehmen und kann von dort einer elektronischen Auswerte schaltung zugeführt werden.With 5 the already mentioned piezoceramic transducer element is in the form of a plate denoted Fig02 shows a side view of Fig.1, in which the full surface of the plate 5 can be seen The remaining parts of the this side view correspond to those of Fig. 1 already explained. On the in the plan view of Fig.2 visible surface of the plate 5 is a full-surface electrode coverage made of, for example, stoved silver. The counter electrode, which is only visible in longitudinal section in FIG on the back is designated there with 15 '. Between the connecting lines 16 and 16 'the electrical acceleration signal is to be picked up and from there one can electronic evaluation circuit are supplied.

Das Plättchen 5 ist, wie insbesondere aus der Fig.1 ersichtlich, an seinem oberen und seinem unteren Ende an den Jeweiligen Eanten 5* gehaltert. Das untere Ende ist mit dem Rahmenteil 2 fest verbunden und das obere Ende ist mit der seismischen Masse 4 fest verbunden. Bewegungskräfte der Masse 4 gegenüber dem Rehmenteil 2 (und umgekehrt) wirken sich als Zug- und Druckspannungen in der wie durch den Doppelpfeil 17 angedeuteten Richtung im Material des Plättchens 5 aus Vorzugsweise ist die Verbindung des oberen und des uno teren Endes des Plättchens 5 mit dem Rahmenteil 2 bzw.As can be seen in particular from FIG. 1, the plate 5 is on its upper and its lower end held on the respective Eanten 5 *. That lower end is firmly connected to the frame part 2 and the upper end is with the seismic mass 4 firmly connected. Movement forces of the mass 4 in relation to the deer part 2 (and vice versa) act as tensile and compressive stresses in the as through the Double arrow 17 indicated direction in the material of the plate 5 from Preferably is the connection of the upper and the uno direct end of the plate 5 with the frame part 2 or

mit der seismischen Masse 4 durch Ankleben bewirkt, und zwar durch Ankleben von oberen und unteren Em nP nahen Flächenanteilenlder Seitenfläche, auf der sich auch die Elektrode 15' befindet. Dieses seitliche An kleben des Plättchens hat insbesondere den Vorzug, daß die Verklebung Scherkräfte großflächig überträgt.effected with the seismic mass 4 by gluing, namely by Gluing of upper and lower parts of the side surface close to Em nP which is also the electrode 15 '. This side to stick the plate has the particular advantage that the bond transmits shear forces over a large area.

AuBerdem5*sind keine besonderen Anforderungen an die Oberkante und an die Unterkant; des Plättchens 5 sowie an die diesen gegenüberliegenden Kanten von Rahmenteil 2 und seismischer tasse 4, nämlich an deren Planheit und Ausrichtung zueinander, zu stellen.Furthermore5 * there are no special requirements for the top edge and to the lower edge; of the plate 5 and on the opposite edges of frame part 2 and seismic cup 4, namely their flatness and alignment to each other.

Als Ke-ramik für das Plättchen 5 kommt nicht nur Bariuntitanat, sondern vorzugsweise 3leizirkonat-Titanat mit möglichst hohem Kopplungsfaktor E in Frage Solches piezokeramisches Material ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Wenn dieses Material elektrisch polarisiert ist, und zwar in Richtung P der Dicke des Plättchens 5, d.h. in Normalenrichtung der Darstellungsebene der Fig.2 polarisiert ist, werden zwischen den Elektroden 15 und 15' von der Kraft F abhängige elektrische Signale erzeugt Fig.3 zeigt in perspektivischer Darstellung für sich ein piezoelektrisches IMandlerelement 5 in Plättchens form. Mit h ist die Höhe des Plättchens und mit A ist die Querschnittsfläche desselben, wie in Fig.3 dargestellt, bezeichnet. Wegen des vergleichsweise zum eingangs beschriebenen Longitudinaleffekt geringeren Kopplungsfaktors k31 der erfindungs gemäßen Anordnung ist die Fläche A klein und die Höhe h des Wandlerplättchens 5 dagegen groß zu machen9 und zwar jeweils vergleichsweise zu der Fläche A' bzw. der Dicke h' der Scheibe des bekannten Beschleunigungsaufnehmers9 wie er in Fig.4 aus der eingangs bngegebenen Druckschrift entnommen prinzipiell wiedergegeben ist. Um für einen erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer nach den Fig.1 und 2 bereits gleich großen Effekt wie beim bekannten Beschleunigungsaufnehmer nach Fig zu haben A genügt es, daß - beim erfindungsgemäßen Beschleuni° gungsaufnehmer 1 wenigstens 5 mal kleiner ist als das Verhältnis A, des bekannten Aufnehmers nach Fig Wie ersichtlich, ist dies ohne weiteres technisch realisier-A' bar. Vielmehr kann das Verhältnis Ah ohne weiteres 50 mal kleiner als A'/h' gemacht werden, womit bereits eine um eine Größenordnung höhere Empfindlichkeit erreicht wird. Beispielsweise wird die Höhe h = 15 mm, die Dicke des Plättchens 5 = 0,3 mm und die Breitedesselben = 10 mm, also A = 150 =2 bemessen.The ceramics for the plate 5 are not only Baritanate, but also preferably triple zirconate titanate with the highest possible coupling factor E in question Such piezoceramic material is sufficiently known from the prior art. When this material is electrically polarized, in the direction P of the thickness of the plate 5, i.e. polarized in the normal direction of the plane of representation in FIG is, between the electrodes 15 and 15 'of the force F are dependent electrical Signals generated Fig. 3 shows a perspective view of a piezoelectric Imandlerelement 5 in plate form. With h is the height of the plate and with A is the cross-sectional area of the same as shown in Figure 3, denoted. Because the coupling factor, which is lower in comparison to the longitudinal effect described above k31 of the inventive arrangement, the area A is small and the height h of the converter plate 5, on the other hand, to make it large9, in each case in comparison to the area A 'or the thickness h 'of the disk of the known accelerometer 9 as shown in FIG is reproduced in principle taken from the publication cited at the beginning. In order for an accelerometer according to the invention according to FIGS. 1 and 2 already to have the same effect as with the known accelerometer according to FIG A it is sufficient that - in the case of the acceleration sensor 1 according to the invention, at least 5 times smaller than the ratio A, of the known transducer according to Fig. As can be seen, this can be realized technically without further ado. Rather, the relationship can Ah can easily be made 50 times smaller than A '/ h', which is already a around an order of magnitude higher sensitivity is achieved. For example, the Height h = 15 mm, the thickness of the plate 5 = 0.3 mm and the width of the same = 10 mm, i.e. A = 150 = 2.

Um einen im Einzelfall möglicherweise störenden Re sonanzeffekt zu vermeiden, der bei einem wie erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer bei vergie niedrigerer Frequenz als bei einem solchen nach Fig.4 auftritt, empfiehlt es sich, den Raum zwischen den Flächen 41 und 21 der seismischen Masse 4 und des Rahm menteils 2 mit einer schwingungsdämpfenden Fettpaste 22 auszufüllen. Dabei ist hervorzuheben, daß er findungsgemäße Anordnungen es konstruktiv zulassen7 daß ein in der Breite frei wählbarer Spalt auftritt, der sich entsprechend der Bewegungsamplitude der seismischen Masse verbreitert und verengt. Durch Wahl der Spaltbreite läßt sich das Maß der Dämpfung festlegen. Der Abstand zwischen den Flächen 21 und 41 beträgt z.B. 0,1 bis .2 mm. Für derartige schwingungsdämpfende Fettpasten eignen sich insbesondere hoehviskose Siliconfette. 1 Die Dämpfungswirkung geht aus Fig.5 hervor, in der die mit 51 bezeichnete Resonanzkurve der -frequenzabhängigen Empfindlichkeit eines gedämpften erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers entspricht. Die Kurve 52 zeigt den ungedämpften Verlauf. Die Frequenz f ist auf der Abszisse und die Empfindlichkeit ist auf der Ordinate aufgetragen.In order to achieve a potentially disruptive Re sonanzffekt in individual cases avoid that in an accelerometer according to the invention at vergie If the frequency is lower than that of one according to Fig. 4, it is advisable to the space between the surfaces 41 and 21 of the seismic mass 4 and the frame part 2 to be filled in with a vibration-damping grease paste 22. It should be emphasized that that he inventive arrangements allow 7 that one in width freely selectable gap occurs, which is according to the movement amplitude of the seismic mass widened and narrowed. By choosing the gap width can determine the degree of damping. The distance between the surfaces 21 and 41 is e.g. 0.1 to .2 mm. Vibration-damping grease pastes of this type are particularly suitable high viscosity silicone greases. 1 The damping effect is shown in Fig. 5, in which the with 51 denoted resonance curve of the frequency-dependent sensitivity of a damped Accelerometer according to the invention corresponds. The curve 52 shows the undamped Course. The frequency f is on the abscissa and the sensitivity is on the Plotted on the ordinate.

Die Fig.1 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers, das darin besteht, die Form des Kör pers, der die seismische Masse 4 bildet, so zu wählen, daß bei möglichst geringem Massenträgheitsmoment eine möglichst große Beschleunigungskraft auf das Wandler plättchen 5 einwirkt.1 shows a further advantageous feature of the design an accelerometer according to the invention, that consists in to choose the shape of the Kör pers, which forms the seismic mass 4, that at The lowest possible mass moment of inertia, the greatest possible acceleration force on the converter plate 5 acts.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, sind mit ms bezeichnete Massenanteile bei der seismischen Masse 4 des erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers weggelassen womit als weiterer Vorteil der wirksame Hebelarm 9 ' des Abstands zwischen der Biegelagerung 7 und dem Schwer punkt 9 vergrößert wird, und zwar bei z.B. gleichbleibendem wirksamen Hebelarm 7' des Abstands zwischen der Biegelagerung 7 und dem Angriffspunkt der Gegenkraft an der Kante 5* des Wandlerplättchens 5. Der wirksame Hebelarm 9', 7.? ist der jeweils auf die zur zur Beschleunigungskraft F senkrechte Ebene projizierte tatsächliche Abstand zwischen Biegelager 7 und Massenschwerpunkt 9 bzw. Angriffs punkt der Kante 5*. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, wie ausgeführt, das Schwenk oder Biegelager 7. Alle Massenschwerpunkte der seismischen Masse führen eine Drehbewegung um dieses Lager aus. Massenschwerpunkte, die einen großen Abstand vom Lager haben, haben ein mit dem Quadrat des Abstands wachsendes Trägheitsmoment, das einer von der bestimmungsgemäßen Beschleunigung hervorgerufenen Drehbewegung 8 der seismischen Masse Trägheitskräfte entgegensetzt. Ein die Empfindlichkeit des Aufnehmers verringernder Effekt wird vermieden durch Weglassen von Massenanteilen m?, deren Beschleunigung keinen wesentlichen Beitrag zur Betätigxngskraft des Wandlerplättchens liefert; das sind Massenanteile, die in Ebenen parallel zur bestimmungsgemåßen Beschleunigung F und nahe am Lager 7 liegen, und unter diesen insbesondere diejenigen, die in Richtung F einen großen Abstand vom Lager 7 besitzen. Gleichzeitig wird die Resonenzfrequenz des Wandlers damit entsprechend heraufgesetzt.As can be seen from the figure, ms are mass fractions omitted from the seismic mass 4 of the accelerometer according to the invention which is another advantage of the effective lever arm 9 'of the distance between the flexure bearings 7 and the focal point 9 is increased, for example with the same effective Lever arm 7 'of the distance between the flexible bearing 7 and the point of application of the Counterforce at the edge 5 * of the converter plate 5. The effective lever arm 9 ', 7.? is the one projected onto the plane perpendicular to the acceleration force F. actual distance between flexure bearing 7 and center of mass 9 or attack point of the edge 5 *. An essential feature of the invention is, as stated, the pivot or flexure bearing 7. All centers of gravity of the seismic mass lead a rotary movement around this bearing. Centers of mass that are a large distance from the bearing have a moment of inertia that increases with the square of the distance, that of a rotary movement caused by the intended acceleration 8 opposed to the forces of inertia of the seismic mass. A the sensitivity of the The transducer-reducing effect is avoided by omitting parts by mass m? whose acceleration does not make a significant contribution to the actuating force of the converter plate supplies; these are mass fractions that are in planes parallel to the intended acceleration F and are close to the bearing 7, and among these in particular those facing towards F have a large distance from the bearing 7. At the same time, the resonance frequency of Converter increased accordingly.

Durch entsprechenden Aufbau kann sogar der wirksame Hebelarm 9' der Masse 4 größer als der wirksame Hebelarm 7'für den Angiffspunkt des Wandlerplättchens 5 an der seismischen Masse 4, jeweils bezogen auf die Biegelagerung 7, gemacht werden. Dann ist jedoch besonders der Umstand zu berücksichtigen, daß die Resonanzfrequenz eines solchen Systems auf erheblich niedrige Werte heruntergeht.With an appropriate structure, even the effective lever arm 9 'can Mass 4 greater than the effective lever arm 7 'for the point of application of the converter plate 5 on the seismic mass 4, in each case based on the flexural bearing 7, can be made. Then, however, the fact that the resonance frequency such a system goes down to considerably low values.

Die Fig.7 zeigt zusammen mit den Fig.2 bis 4 bereits das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers und dazu auch bereits einzelne besona dere Ausgestaltungen, die generelle Vorteile und/oder auf den Einzelfall der Anwendung abgestellte zusätzli che Vorteile ergeben.FIG. 7 together with FIGS. 2 to 4 already shows the basic principle an acceleration sensor according to the invention and also individual ones Special designs, the general advantages and / or on the individual case the application turned off additional advantages result.

Nachfolgend werden anhand der weiteren schematische Darstellungen gebenden Figuren noch weitere, besondere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmers erläutert.The following are based on the further schematic representations giving figures still further, special embodiments of an inventive Accelerometer explained.

Fig.6 und 7 zeigen in zwei verschiedenen Seitenansichten das Prinzip einer variierten - und zwar in bezug auf die Lage des Biegelagers 7 variierten - Anordnung des piezokeramischen Wandlerplättchens 5. Das Wandlerplättchen 5 ist vergleichsweise zur Fig.1 seitlich am Rahmenteil 2t und seismischer Masse 4' angebracht.6 and 7 show the principle in two different side views a varied - and varied in relation to the position of the bending bearing 7 - Arrangement of the piezoceramic transducer plate 5. The transducer plate 5 is comparative 1 attached to the side of the frame part 2t and seismic mass 4 '.

Wie aus Fig.7 ersichtlich, sind aus Gründen der Symmetrie und insbesondere auch zur Verbesserung des Signals zwei Wandlerplättchen 5, 5' einander gogenüberliegend - bezogen auf Rahmenteil 2' und seismische Masse 4'-angebracht. Diese beiden Wandlerplättchen 5, 5? werden beispielsweise elektrisch parallelgeschaltet oder elektrisch in Reihe hintereinandergeschaltet, wie dies in Fig.7 zu erkennen ist. Die beiden jeweils innenlegenden Elektroden 15? der beiden Wandlerplättchen 5, 5' sind über den metallisch leitfähigen Körper des Rahmenteils 2' und/oder der seismischen Masse 4' elektrisch miteinander verbunden. Wichtig bei Parallelschaltung ist die Flächengleichheit der wirksamen Elektrodenflächen. Bei Hintereinanderschaltung sind die Wandlerplättchen 5, 5'gleich dick zu wählen.As can be seen from Figure 7, for reasons of symmetry and in particular also to improve the signal, two transducer wafers 5, 5 'are positioned on top of each other - attached to frame part 2 'and seismic mass 4'. These two converter plates 5, 5? will for example electrically connected in parallel or electrically connected in series, as can be seen in Figure 7. The two inner electrodes 15? of the two converter plates 5, 5 ' are over the metallically conductive body of the frame part 2 'and / or the seismic Ground 4 'electrically connected to one another. This is important for parallel connection Equal area of the effective electrode areas. When connected in series are to choose the converter plates 5, 5 'of the same thickness.

Eine Anordnung der Wandlerplättchen 5, 5' nach den Fig.6 und 7 hat den Vorteil, daß keine oder keine so dringende Notwendigkeit besteht, daß der Massenschwerpunkt 9 der seismischen Masse 4' möglichst genau auf des Höhe der Biegelagers 7 liegt, um den ganzen Beschleunigungsaufnehmer 1' der Fig.6 und 7 . gegen mit F" angedeutete Seitenkräfte unempfindlich zu machen. Die übrigen Einzelheiten eines Beschleunigungsaufnehmers 1 sind sinngemäß übereinstimmend mit den dargestellten und beschriebenen Einzelheiten des BeschleunigungsauS-nehmers 1 der Fig.1.An arrangement of the converter plates 5, 5 'according to FIGS. 6 and 7 has the advantage that there is no need, or none so urgent, that the center of gravity 9 of the seismic mass 4 'is as precisely as possible at the level of the flexible bearing 7, around the entire accelerometer 1 'of FIGS. 6 and 7. against indicated with F " To make lateral forces insensitive. The rest of the details of an accelerometer 1 correspond mutatis mutandis to the details shown and described of the acceleration slave 1 of FIG. 1.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Umstand unterschiedlich großen Hebelarms für die einzelnen Massenanteile der Wandlerplättchen 5, )?z0L des Biege lagers 7)einen nur untergeordneten Einfluß hat9 da die Schwenkbewegungen entsprechend dem Doppelpfeil 8 nach Fig.1 der Masse 4' um das Biegelager 7 herum stichhier nur geringe Amplituden ausführt. Im Bedarfsfall kann diesem Umstand aber auch durch d.i.e in Fig 8 nur dem Prinzip nach dargestellta Ausführungsform Rechnung getragen werden. Diese Ausführungsform hat eine homogene Belastung des Wandlerplättchens 5" bei Beschleunio gung der seismischen Masse 4" gegenüber dem Rahmenteil 2". Die Fig.8zeigt im übrigen auch eine solche Ausführungsform, für die sich Rahmenteil 2" und seismische Masse 4" besonders einfach aus einem Körper herstellen lassen und weiterhin einstückig verbunden sind. Mit 7 ist wieder auf das Biegelager hingewiesen, das als Rest eines wie dargestellten Einschnitts 22" zurückbehalten wird.It should be noted that the fact varies in size Lever arm for the individual mass fractions of the converter plate 5,)? Z0L of the bending bearing 7) has only a subordinate influence9 since the swivel movements accordingly The double arrow 8 according to FIG. 1 of the mass 4 'around the flexible bearing 7 is only engraved here performs low amplitudes. If necessary, this circumstance can also through i.e., only the principle according to the embodiment shown is taken into account in FIG will. This embodiment has a homogeneous load on the transducer plate 5 "at acceleration generation of seismic mass 4 "compared to the Frame part 2 ". FIG. 8 also shows such an embodiment for the Frame part 2 ″ and seismic mass 4 ″ can be produced particularly easily from one body let and are still integrally connected. With 7 it is back to the flexible bearing indicated that retained as the remainder of an incision 22 ″ as shown will.

Die Fig.9 bis 11 zeigen in drei zusammenhängenden Ansichten eine weitere Ausführungsform, deren dargestellte Einzelheiten an sich bereits aus den vorangehenden Figurenbeschreibungen hervorgehen oder aus den Darstellungen offensichtlich sind. Die seismische Masse 4'?? und das Biegelager 7 sind durch den schrägen Einschnitt 22' in einen zylinderförmigen Körper entstanden. Wie schon zur Fig.1 erläutert, liegt auch hier ein günstiges Verhältnis von Hebelarm 9' der seismischen Masse 4"'zu dem jeweiligen wirksamen integralen Hebelarm 7'aller Wandlerplättchen 5, 5' vor. Der jeweils integrale Hebelarm 7' ergibt sich aus der Mittelwertbildung für die zur Kraft F. parallelen Teilbereiche der Wandlerelemente, die entspre chend unterschiedliches Moment haben. Wie aus Fig.11 ersichtlich ist, ist der die seismische Masse 4" bildende, ursprüngliche zylinderförmige Körper auf zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht, an denen die Wandlerplättchen 5, 5' angebracht sind. Entsprechend dem schrägen Einschnitt 22" ist die Darstellung dieses Einschnittes 22" in Fig.10 eine gekrümmte Doppellinie.FIGS. 9 to 11 show a further one in three interrelated views Embodiment, the details shown per se already from the preceding Descriptions of the figures emerge or are obvious from the representations. The seismic mass 4 '?? and the flexure bearing 7 are through the inclined cut 22 'emerged into a cylindrical body. As already explained for Fig. 1, Here too, there is a favorable ratio of lever arm 9 'to seismic mass 4' '' the respective effective integral lever arm 7 'of all converter plates 5, 5'. The respective integral lever arm 7 'results from the averaging for the to the force F. parallel subregions of the transducer elements, the accordingly different Have moment. As can be seen from Fig.11, the seismic mass 4 "forming, original cylindrical body flattened on two opposite sides, on which the converter plates 5, 5 'are attached. According to the oblique incision 22 ″, the representation of this incision 22 ″ in FIG. 10 is a curved double line.

Eine weitere Ausführungsform zeigen die Fig.12 und 13, wobei die Fig.12 eine auseinandergezogene Darstellung der Einzelteile wiedergibt und die Fig.13 eine Schnittdarstellung zeigt. Mit Ç ist wieder die seismische Masse bezeichnet und alle mit 7 bezeichneten Teile bilden zusammen das Rahmenteil. Mit 5 ist das Wandler- plättchen bezeichnet. Alle übrigen Einzelheiten der Darstellungen der Fig.12 und 13 bedürfen mit Rücksicht auf die vorangehenden Beschreibungen zu Ausführungsbeispielen keiner weiteren Erläuterungfl jedoch mit Ausnahme einer Besonderheit. Diese Besonderheit besteht darin, daß anstelle der ganzflächigen Elektroden 15 und 15' auf den beiden gegenüber liegenden Großflächen des Wandlerplättchens 5, 5' der voranstehenden Ausführungsformen sich hier au! dem Wandlerplättchen 5 übereinander angeordnet zwei Elektroden 115 und 215 befinden. Auf der in Fig.12 nicht sichtbaren Rückseite des Wandlerplättchens 5 sind entweder gleich große Elektroden vorgesehen oder es kann dort auch eine ganzflächige Elektrode 15' verwendet werden, und zwar dann, wenn die (den Pfeilen P entsprechende) Polarisation im Oberteil entgegengesetzt gerichtet zur Polarisation des Unterteils ist. Das Plättchen 5 ist. mit dem in der Ansicht der Fig. 12 zwischen den Elektroden 115 und 215 sichtbaren, von Elektroden freien Zwischenstreifen an dem Vorsprung 222 befestigt, insbesondere angeklebt. Besonders deutlich ist dies aus Fig.13 zu ersehen.A further embodiment is shown in FIGS. 12 and 13, FIG. 12 shows an exploded view of the individual parts and Fig.13 a Sectional view shows. With Ç again the seismic mass is designated and all with 7 designated parts together form the frame part. With 5 the converter Tile designated. All other details of the representations in FIGS. 12 and 13 are required with regard to the preceding descriptions of exemplary embodiments, none further explanations, however, with the exception of one special feature. This particularity is that instead of the full-area electrodes 15 and 15 'on the two opposite large areas of the transducer plate 5, 5 'of the preceding embodiments yourself here! two electrodes 115 arranged one above the other on the transducer plate 5 and 215 are located. On the back of the converter plate, which is not visible in Fig. 12 5 electrodes of the same size are either provided or a full-area one can also be used there Electrode 15 'can be used when the (corresponding to the arrows P) Polarization in the upper part is opposite to the polarization of the lower part is. The tile 5 is. with that in the view of FIG. 12 between the electrodes 115 and 215 visible, electrode-free intermediate strips on the projection 222 attached, in particular glued. This is particularly clear from FIG see.

Die Bedeutung dieser Maßnahmen der Ausführungsform nach Fig.12 und 15 ist die, daß die traftn:irkung der seismischen Masse 4 in dem - bezogen auf die Be festigung 222 - oberen Teil des Wandlerplättchens 5 in bezug auf Druck und Zug entgegensetzt der Wirkung im dazu unteren Anteil des Wandlerplättchens 5 ist.The meaning of these measures of the embodiment according to Fig.12 and 15 is that the impact of seismic mass 4 in that - based on the Be fastening 222 - upper part of the transducer plate 5 with respect to pressure and tension opposed to the effect in the lower part of the converter plate 5 is.

Durch die jeweils entgegengesetzte Polarisation P ergeben sich aber wieder jeweils übereinstimmende Vorzeichen der in diesen Anteilen erzeugten piezoelektrischen Signale, die die in Fig.12 angedeutete Parallelschaltung TS zulassen. Bezüglich des piezom elektrischen Signals liegt somit kein wesentlicher Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach Fig.1 vor.However, the opposite polarization P in each case results in again corresponding signs of the piezoelectric generated in these proportions Signals that allow the parallel connection TS indicated in FIG. In terms of the piezom electrical signal is therefore not significantly different the embodiment of Figure 1 before.

Anders ist dies jedoch für das elektrische Signal des pyroelektrischen Effekts, wie er insbesonderein der deutschen Patentschrift 23 14 420 ausführlich erläutert worden ist. Piezokeramik hat eine an sich nachteilige Eigenschaft, die darin besteht, daß bei bereits geringen Temperaturänderungen infolge von temperaturbedingten Polarisationsänderungen derart hohe elektrische Signale erzeugt werden können, daß sie die maximal möglichen piezoelektrischen-Signale weit übertreffen. Allerdings sind diese pyroelektrischen Signale Langzeitvorgänge vergleichsweise zu den piezoelektri- schen Beschleunigungssignalen. Bei der in den Fig.12 und 13 gezeigten Ausführungsform des Wandlerplättchens 5 mit geteilten Elektroden und/oder geteilten Polarisationsanteilen sind aber pyroelektrische Signale jeweils derart entgegengesetzt wirksam, daß sie sich kompensieren (wohingegen sich die piezoelektrischen Teilsignale addieren).However, this is different for the electrical signal of the pyroelectric Effect, as he in particular in the German patent 23 14 420 in detail has been explained. Piezoceramic has a disadvantageous property that consists in the fact that with even small temperature changes due to temperature-related Changes in polarization such high electrical signals can be generated that they far exceed the maximum possible piezoelectric signals. However are these pyroelectric signals long-term processes compared to the piezoelectric ting Acceleration signals. In the embodiment shown in FIGS of the transducer plate 5 with divided electrodes and / or divided polarization components but pyroelectric signals are so oppositely effective that they compensate each other (whereas the piezoelectric partial signals add up).

Bei Ausführungsformen mit zwei Wandlerplättchen 5, 5', wie z.B. in den Fig.6 und 7 und 9 bis 11, kann diese Kompensation des Pyroeffekts ebenfalls erreicht werden, wenn die beiden Wandlerplättchen 5, 5' bezüglich der auftretenden pyroelektrischen Signale entgegengesetzt geschaltet sind und bezüglich der durch Beschleunigungskräfte erzeugten piezoelektrischen Signale so geschaltet sind, daß sich dietTeilsignale addieren.In embodiments with two transducer plates 5, 5 ', as for example in FIG 6 and 7 and 9 to 11, this compensation of the pyro effect can also can be achieved when the two converter plates 5, 5 'with respect to the occurring Pyroelectric signals are oppositely connected and with respect to the through Accelerating forces generated piezoelectric signals are switched so that the partial signals add up.

Fig.14 zeigt eine entsprechende Ausführungsform, bei der das Wandlerplättchen 5 mit seinem unteren Ende und das Wandlerplättchen 5' mit seinem oberen Ende am Rahmenteil 2* befestigt und z.3.. angeklebt ist. Entsprechend ist das obere Ende des einen Wandlerplätt chens 5 und das untere Ende des anderen Wandlerplätt-4* chens 5' an der seismischen Masse befestigt, wie dies aus der Fig.14 deutlich hervorgeht. Mit 7 ist dort wieder das Biegelager 7 bezeichnet. Die mögliche Schwenkbewegung der seismischen Masse 4* erzeugt bei wie mit den Pfeilen P angedeuteten Polarisationsrichje tungen in den Wandlerplättchen 5 und 5 ein piesoelekw trisches Signal, die sich b-e der Hintereinanderschaltung der beiden Wandlerplättchen 5, 5'addierer. Diese bei der Ausführungsform der Fig.14 vorliegende Hintereinanderschaltung führt aber bezüglich des pyroelek- trischen Effekts zu einer Kompensation.14 shows a corresponding embodiment in which the transducer plate 5 with its lower end and the converter plate 5 'with its upper end at Frame part 2 * attached and z.3 .. is glued. The upper end is correspondingly the one Wandlerplätt chens 5 and the lower end of the other Wandlerplätt-4 * chens 5 'attached to the seismic mass, as can be clearly seen from FIG. With 7 the flexible bearing 7 is referred to there again. The possible pivoting movement the seismic mass 4 * is generated with polarization directions as indicated by the arrows P. lines in the converter plates 5 and 5 a piesoelekw tric signal, which b-e of the series connection of the two converter plates 5, 5 'adders. These in the embodiment of FIG. 14 present series connection leads, however regarding the pyroelectronic tric effect to a compensation.

Diese zuletzt beschriebenen Maßnahmen zur Kompensation des Pyroeffekts sind bei Extremfällen mit möglichen raschen Temperaturänderungen zu empfehlen. Die erfindungsgemäße Wahl eines Wandlerplättchens 5, 5', 5",5in der Form eines Plättchens mit großer Abmessung h und dazu sehr kleiner Abmessung d ermöglicht bereits stets ein relativ großes piezoelektrisches Signal, vergleichsweise zu dem möglichen Pyrosignal, zu erhalten, wobei hier noch kein Kompensationseffekt vorliegt, sondern dieses günstige Signalverhältnis durch Optimierung erreicht ist. Bei bekannten Beschleunigungsaufnehmern, wie sie beispielsweise der Fig.4 entsprechen, muß mit starken Störungen durch Pyroeffekt gerechnet werden, der - soweit überhaupt möglich - mit elektronischen Schaltungsmitteln wenigstens einigermaßen minimalisiert werden muß.' Bezüglich der Breite b und bezüglich der Absolutgrößen für die Abmessungen h, d und auch für b ist für die Erfindung folgendes zu berücksichtigen: Für den erfindungsgemäßen Beschleunigungsaufnehmer kommt es bei vorgegebener Größe bzw. vorgegebenem Bereich der Größe der zu messenden Beschleunigungskraft F für das Maß der Größe des Piezosignals auf das Maß der an dem Wandlerplättchen 5 durch die Kraft F auftretenden Arbeit F . Lh an, worin th die durch die Einwirkung der Kraft F eintretende Längenänderung der Höhe h des Wandlerplättchens 5 ist. Diese mechanische Arbeit wird in dem Wandlerplättchen entsprechend der piezoelektrischen onstante X31 in elektrisches Signal umgesetzt. Für das Maß der auftretenden Arbeit F h ist die Fehlerkonstante des Wandlerplättchens 5 in Richtung h bzw. in Richtung 17 maßgebend. Bei großer Abmessung h kann die Dicke d entsprechend groß gewählt werden. Sinnvoll ist es natürlich, möglichst kleines Wandlerplättchen 5 vor zusehen, nämlich h und d bei unveränderter Fehlerkonstante so klein zu machen, wie dies die mechanische Stabilität des Wandlerplättchens, insbesondere unter Berücksichtigung mechanischer Uberbela stbarkeit, zuläßt Mit gleichbleibender Fehlerkonstante bleibt im übrigen auch die Resonanzfrequenz f unverändert, denn für gleich große zu messende Beschleunigungskraft F bleibt auch die seismische Masse unverändert gleich groß Man wird die Breite b so klein machen, wie dies die mechanische Belastbarkeit und die damit einhergehende Verringerung der Resonanzfrequenz zuläßt. Vergrößerung der Breite b über das notwendige Maß hinaus erhöht zwar die Resonanzfrequenz, läßt jedoch entsprechend proportional die erzeugte Piezospannung bei unverändert bleibendem Piezostrom kleiner werden.These last-described measures to compensate for the pyro effect are recommended in extreme cases with possible rapid temperature changes. the Choice according to the invention of a transducer plate 5, 5 ', 5 ", 5 in the form of a plate with a large dimension h and in addition a very small dimension d is always made possible a relatively large piezoelectric signal, compared to the possible pyro signal, to be obtained, whereby there is still no compensation effect, but this favorable one Signal ratio is achieved through optimization. With known accelerometers, as they correspond, for example, to FIG be expected, which - if at all possible - with electronic circuit means must be at least somewhat minimized. ' With regard to the width b and with regard to the absolute values for the dimensions h, d and also for b is for the invention the following must be taken into account: For the accelerometer according to the invention With a given size or given range, the size of the one to be measured occurs Acceleration force F for the measure of the magnitude of the piezo signal on the measure of the the converter plate 5 due to the force F occurring work F. Lh an, in which th the change in length of the height h of the transducer plate caused by the action of the force F 5 is. This mechanical work is in the transducer plate corresponding to the piezoelectric constant X31 converted into electrical signal. For the amount of work that occurs F h is the error constant of converter plate 5 in direction h or in direction 17 decisive. If the dimension h is large, the thickness d can be selected to be correspondingly large will. Of course, it makes sense to look at the smallest possible converter plate 5, namely to make h and d as small as this with unchanged error constant mechanical stability of the converter plate, especially taking into account mechanical Uberbela stbarkeit, allows with constant error constant remains otherwise also the resonance frequency f unchanged, because for the same size to be measured Acceleration force F, the seismic mass also remains unchanged The width b will be made as small as the mechanical load-bearing capacity and the associated reduction in the resonance frequency. Magnification of the Width b over and above the necessary amount increases the resonance frequency, but leaves it correspondingly proportional to the generated piezo voltage while remaining unchanged Piezo current become smaller.

Claims

Claims: 1. Accelerometer with at least one, Electrode piezoelectric transducer elements with a seismic Mass and with a frame part for holding the transducer element and seismic mixer Mass, indicated by the fact that the one or more converter plates (5) has (s) an elongated shape with an average height h and a thickness d = 1 mm, where h = n-d with n> 10, and such an installation for this transducer plate (5) in the accelerometer (1) is provided that the in the direction of height h seen an edge area (5 *) with the frame part (2) and the other opposite lying wheel hub rich (5 *) with the seismic mass (4) is connected 9 that the acceleration force (F) to be measured as intended in the longitudinal direction (16; h; k31) affects the converter plate (5); that the seismic mass (4) through a straight-line swivel or flexure bearing (7) with the frame part, forming an axis (2) is connected that the shortest connection distance (9?) Between a point the axis of the pivot or bending bearing (7) and the center of gravity (9) of the seismic Mass (4) perpendicular to the direction of the intended acceleration force to be measured (F) and the length of this connecting line (9t) is at least 1/5 of that of the connecting line (9 ') is the parallel maximum dimension of the seismic mass (4); that the swivel or flexible bearing (7) with its axis at least almost perpendicular to the intended use to be measured acceleration force (F) is aligned and such in his Axial direction measured length has that this swivel or. Bending bearings (7) for a The force component (F ') parallel to the bending axis has so great stability X that it Force components (F ') no movement of the seismic mass (4) with respect to the frame part (2) can perform; that for the intended acceleration force to be measured (F) an effective lever arm (7 ') between the pivot or flexure bearing (7) and the transducer element (5) is present, which is not significantly shorter than the connecting path (9t) is; and that for a third possible force component (F "), which is perpendicular to Acceleration force (F) to be measured as intended and perpendicular to that of the Bending note (7) parallel force component (F ') is essentially not an effective one There is a lever arm between the pivot or flexure bearing (7) and the center of gravity (9).

2. Accelerometer according to claim 1, g e -k e n n z e i c h n e t in that the linear pivot or bending bearing (7) in a to Plane of the converter plate (5) at least approximately parallel, at a distance of the effective lever arm (7 ') located plane (Fig.1, 2; 12, 13).

3. Accelerometer according to claim 12 g e ^ k e n n z e i c This means that the linear pivot or flexure bearing (7) is essentially aligned perpendicular to the plane of the one or more transducer plates (5) is, the line of the pivot or bending bearing (7) outside of the at least wesentli Chen portion of the one or more converter plates) i (5) is (Fig.6,7; 8; 9 to 11; 14).

4. Accelerometer according to claim 1, 2 or 3, g e k e n n z e i c h n e t in that the pivot or flexure bearing (7) is a one-piece connection of frame part (2) and seismic mass (4) with one another.

5. Accelerometer according to claim 4, g e k e n n z e i c h n e t in that this one-piece connection is produced by an inclined incision (Fig. 8; 9 to 11).

6 accelerometer according to one of claims 1 to 5, g e k It is indicated by the fact that such mass fractions (m ') of the seismic mass (4) are omitted, the acceleration force (F) to be measured is only a small one Oppose the moment of inertia.

7. Accelerometer according to one of claims 3 to 6, g e not shown in that at least two platelets in such a way between the frame part (2 and seismic mass (4 *) are arranged that upon pivoting movement (8) the seismic mass (4 *) as a result of the acting acceleration force (F) at the same time in opposite phases in both platelets (5, 5 ') train and Pressure force occur and that both plates (5, 5 ') are opposite to each other directed polarization (P) are electrically connected in parallel (Fig. 14).

8. Accelerometer according to one of claims 1 to 7, g e is not indicated by the fact that the one or more converter plates (5) with at least one surface side of the respective plate (5) divided Electrode assignment (115, 215) is (are) that one or more Transducer plate (5) with both opposite seen in the direction of the height h lying edge areas (5 *) with the seismic mass (4) or with the frame part (2) are connected, and the frame part (2) or the seismic mass (4) with a further fastening point (222) of the transducer plate (5) is connected, wherein This further fastening point (222) is located between the two electrode subregions (115, 215) of the Wandlerplätts chens (5) is located and under the electrode assignments (115, 215) polarization (P) opposite to one another is present and both partial electrode assignments (115, 215) are connected electrically in parallel (Fig. 12, 13).

9. Accelerometer according to one of claims 1 to 8, g e not shown in that the transducer plate (5 ") is one of the rectangle deviate form with an average height h, with the attachment of the transducer plate / k ")) with the seismic mass (4") on the one hand and the frame part (2 ") on the other at edge areas at an angle to one another (5 *) of the converter plate (5 ") is provided (Fig. 8).

10. Accelerometer according to one of claims 1 to 9, g e k e n n æ e i c h n e t in that a gap-shaped intermediate space (22) between Frame part (2) and seismic mass (4) with a movement between them Share damping mass is filled.

11. Accelerometer according to one of claims 1 to 11, g e It is not shown in that the height of the intermediate space (22) between the frame part (2) and seismic mass (4) at least 10 times smaller than the root of this Space (22) adjacent surface of the frame part (2) or the seismic mass (4) is.