FR2548376A1

FR2548376A1 - Accelerometric device

Info

Publication number: FR2548376A1
Application number: FR8311022A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-07-01
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1985-01-04
Also published as: FR2548376B1

Abstract

The invention relates to an accelerometer comprising a base 1 and an annular vibrating mass 5 resting via a plane surface 5a on a piezoelectric element 4 which is carried, by means of an insulating washer 2, by a plane surface 1c belonging to the base 1. A fastening column 1e integral with the base 1, passes through the mass 5 and holds it by a prestressed elastic element 7 compressed by a nut 8. An insulating sleeve 17 centres the element 4, the washer 2 and the mass 5 around the column 1e.

Description

DISPOSITIF ACCELEROMETRIQUE
L'invention se rapporte à un dispositif accé lerométrique du type masse-ressort, comprenant une embase fixe, une masse vibrante de révolution autQur-d'un axe, un ressort constitué par au moins un élément piézoélectrique annulaire interposé entre des surfaces d'appui en regard offertes par l'embase et par la masse, ainsi qu'un élément de fixation sous forme d'une colonnette solidaire de l'embase, traversant coaxialement un évidement central cylindrique que comporte la masse et présentant une extrémité filetée sur laquelle est vissé un écrOu qui prend appui sur la masse, un manchon isolant étant interposé dans un intervalle ménagé entre la colonette d'une part, l'élément piézo-électrique et la masse dans la région de son évidement d'autre part.ACCELEROMETRIC DEVICE
The invention relates to an accelerometer device of the mass-spring type, comprising a fixed base, a vibrating mass of revolution autQur-of an axis, a spring constituted by at least one annular piezoelectric element interposed between bearing surfaces opposite offered by the base and by the mass, as well as a fixing element in the form of a small column integral with the base, coaxially passing through a central cylindrical recess which comprises the mass and having a threaded end to which is screwed a nut which bears on the mass, an insulating sleeve being interposed in a gap formed between the colonette on the one hand, the piezoelectric element and the mass in the region of its recess on the other hand.

L'invention a pour objet un dispositif accélérométrique de ce genre, dont la construction est simplifiée par le fait que l'élément piézo-électrique et la masse dans la région de son évidement central présentent un même diamètre intérieur et que le manchon isolant est cylindrique et remplit ledit intervalle en assurant le guidage de l'élément piézoélectrique et de la masse en situation centrée sur l'axe. De préférence, afin de soutenir de façon optimale le manchon de guidage, la surface de la partie de la colonnette que celui-ci entoure est cylindrique. The subject of the invention is an accelerometric device of this kind, the construction of which is simplified by the fact that the piezoelectric element and the mass in the region of its central recess have the same internal diameter and that the insulating sleeve is cylindrical. and fills said interval by guiding the piezoelectric element and the mass in situation centered on the axis. Preferably, in order to optimally support the guide sleeve, the surface of the part of the baluster that it surrounds is cylindrical.

Le manchon de guidage peut être constitué par un tube rigide, par un empilement de rondelles ou par une gaine souple, cette derniere étant avantageusement une gaine thermorétractable, qui est amenée à ceinturer étroitement la colonnette de fixation. The guide sleeve can be constituted by a rigid tube, by a stack of washers or by a flexible sheath, the latter advantageously being a heat-shrinkable sheath, which is brought to tightly surround the fixing column.

De préférence, entre l'élément piézo-électrique et la surface d'appui offerte par l'embase est placée une rondelle isolante également centrée par le manchon de guidage. On peut prévoir que la rondelle isolante offre un plus grand diametre que l'élément piézo-électrique , que sa force en contact avec ce dernier comporte une métallisation et que le raccordement électrique de la face correspondante de l'élément piézo-électrique s'effectue par l'intermédiaire de cette face métallisée.Par ailleurs, il convient que le manchon de guidage s'étende entre la surface d'appui offerte par l'embase et une région de la colonnette voisine d'un épaulement interne de la masse où l'évide- ment central de celle-ci s'élargit en une cavité de même axe dans laquelle est logé l'écrou de la colonnette de fixation, cet écrou prenant appui sur ledit épaulement par l'intermédiaire d'un élément de précontrainte élastique et permettant ainsi de régler la force de précontrainte appliquée à l'élément piézo-électri- que via la masse. Entre ltelément de précontrainte et la surface de l'épaulement précité peut etre disposée une rondelle isolante assurant l'isolement électrique de la masse par rapport à l'embase. Preferably, between the piezoelectric element and the bearing surface offered by the base is placed an insulating washer also centered by the guide sleeve. Provision may be made for the insulating washer to have a larger diameter than the piezoelectric element, for its force in contact with the latter to include metallization and for the electrical connection of the corresponding face of the piezoelectric element to be effected. via this metallized face. Furthermore, the guide sleeve should extend between the bearing surface offered by the base and a region of the baluster adjacent to an internal shoulder of the mass where the 'central recess thereof widens into a cavity of the same axis in which is housed the nut of the fixing column, this nut bearing on said shoulder by means of an elastic prestressing element and thus allowing the prestressing force applied to the piezoelectric element to be adjusted via ground. Between the prestressing element and the surface of the aforementioned shoulder, an insulating washer can be arranged ensuring the electrical isolation of the mass from the base.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé, d'un exemple de réalisation non limitatif. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, with reference to the appended drawing, of a nonlimiting exemplary embodiment.

La figure unique représente en coupe axiale un accéléromètre selon l'invention. The single figure shows in axial section an accelerometer according to the invention.

L'accéléromètre représenté comprend une embase I en acier, de forme générale cylindrique de révolution autour d'un axe X-X (qui constitue l'axe de révolution général de l'ensemble de l'accéléromètre). The accelerometer shown comprises a steel base I, of generally cylindrical shape of revolution around an axis X-X (which constitutes the general axis of revolution of the entire accelerometer).

Cette embase offre à sa partie inférieure une queue filetée la de fixation, sur son pourtour une gorge lb destinée au sertissage d'un capot 9, et à sa partie supérieure une surface plane Ic supportant les éléments actifs de l'accéléromètre. Cette embase comporte, entre la queue filetée la et la gorge lb, une partie Id offrant extérieurement la conformation d'un écrou à six pans. Elle comporte en outre, surmontant la surface Ic, une colonnette centrale le filetée à son extrémité. Sur la surface lc, annulaire du fait de la présence de la colonnette le, repose une rondelle isolante 2 (en stéatite ou en alumine) surmontée d'une rondelle métallique 3 et d'un élément piézo-électrique 4 annulaire à faces métallisées; ces trois éléments, dont l'axe coin- cide avec l'axe X-X, ont un diamètre intérieur égal.This base offers at its lower part a threaded tail for fixing, on its periphery a groove 1b intended for crimping a cover 9, and at its upper part a flat surface Ic supporting the active elements of the accelerometer. This base comprises, between the threaded tail 1a and the groove 1b, a part Id externally offering the conformation of a hexagon nut. It further comprises, surmounting the surface Ic, a central column threaded at its end. On the surface lc, annular due to the presence of the baluster the, rests an insulating washer 2 (in soapstone or alumina) surmounted by a metal washer 3 and an annular piezoelectric element 4 with metallized faces; these three elements, whose axis coincides with the X-X axis, have an equal internal diameter.

Sur l'élément piézo-électrique 4 repose une masse métallique annulaire 5, sensible aux accelé- rations suivant l'axe X-X, par une surface d'appui 5a. On the piezoelectric element 4 rests an annular metallic mass 5, sensitive to acceleration along the axis X-X, by a bearing surface 5a.

Cette masse 5 comporte un évidement cylindrique central de diamètre égal au diamètre intérieur des éléments annulaires 2, 3 et 4. Dans la partie supérieure de la masse 5 est creusée une cavité cylindrique 5d. Sur l'épau- lement 5e que forme le fond plan de celle-ci prend appui un élément de précontrainte élastique 7 (rondelle
Belleville) par 1 intermédiaire d'une rondelle isolante 12 en forme de coupelle, la rondelle de précontrainte 7 étant surmontée d'un écrou 8 engagé sur l'extrémité filetée de la colonne le.This mass 5 comprises a central cylindrical recess of diameter equal to the internal diameter of the annular elements 2, 3 and 4. In the upper part of the mass 5 is hollowed out a cylindrical cavity 5d. On the 5th shoulder formed by the flat bottom thereof rests an elastic prestressing element 7 (washer
Belleville) by 1 through an insulating washer 12 in the form of a cup, the prestress washer 7 being surmounted by a nut 8 engaged on the threaded end of the column.

Le centrage de la rondelle isolante 2, de la rondelle métallique 3, de l'élément piézo-électrique 4 et de la masse 5 autour de l'axe X-X est assuré par un manchon isolant 17 cylindrique garnissant l'intervalle annulaire situé entre la partie inférieure, également cylindrique, de la colonnette le d'une part, et lesdits élements 2, 3, 4 et 5 empilés, d'autre part. The centering of the insulating washer 2, the metal washer 3, the piezoelectric element 4 and the mass 5 around the axis XX is ensured by a cylindrical insulating sleeve 17 lining the annular gap located between the part lower, also cylindrical, of the baluster on the one hand, and said elements 2, 3, 4 and 5 stacked, on the other hand.

Deux conducteurs 15, 16 assurent les connexions electriques de l'élément piézo-électrique 4; le conducteur 15 est relié à la rondelle métallique 3 en contact avec la face inférieure de l'élément 4 et le conducteur 16 est relié à la masse 5, isolée de l'emba- se 1 (par le manchon 17 et la rondelle 12) et en contact avec la face supérieure de l'élément4 .variante;.la rondelle isolante 2 peut être une rondelle débordante offrant un plus grand diamètreque l'élément piézoélectrique 4 et comportant une face supérieure métallisée en contact avec ce dernier. Dans ce cas, la rondelle métallique 3 est supprimée et le conducteur 15 est relié à la face métallisée de la rondelle 2.Ces conducteurs 15, 16 se raccordent à un câble de liaison 18 dont l'extrémité est assujettie au capot 9, grâce à une cale 19 sertie dans le capot 9 et comportant des trous métallisés où sont fixées les extrémités des conducteurs du câble. Cette cale assure la tenue à l'arrachement du câble 18 par rapport au capot 9 en évitant toute application d'efforts de traction aux fils fins qui constituent les conducteurs 15, 16 de raccordement aux élé- ments de mesure. Two conductors 15, 16 provide the electrical connections of the piezoelectric element 4; the conductor 15 is connected to the metal washer 3 in contact with the underside of the element 4 and the conductor 16 is connected to the ground 5, isolated from the base 1 (by the sleeve 17 and the washer 12) and in contact with the upper face of the element 4 .variant; .the insulating washer 2 can be an overflowing washer offering a larger diameter than the piezoelectric element 4 and comprising an upper metallized face in contact with the latter. In this case, the metal washer 3 is eliminated and the conductor 15 is connected to the metallized face of the washer 2. These conductors 15, 16 are connected to a connection cable 18, the end of which is subject to the cover 9, thanks to a shim 19 set in the cover 9 and comprising metallized holes where the ends of the cable conductors are fixed. This shim ensures the resistance to tearing of the cable 18 with respect to the cover 9 while avoiding any application of tensile forces to the fine wires which constitute the conductors 15, 16 for connection to the measuring elements.

La charge de précontrainte appliquée à l'élément piézo-électrique 4 esr réglée à la valeur convenable par manoeuvre de l'écrou 8 sur la colonnette le en mesurant le potentiel électrique qui apparat aux bornes dudit élément 4 et qui est transmis à l'ex- térieur par les conducteurs 15, 16 et le câble la. -Puis l'écrou 8 est bloqué, par exemple par collage ou au moyen d'un contre-écrou. The prestressing load applied to the piezoelectric element 4 is set to the appropriate value by operating the nut 8 on the baluster by measuring the electrical potential which appears at the terminals of said element 4 and which is transmitted to the ex - inner by conductors 15, 16 and cable la. -Then the nut 8 is blocked, for example by gluing or by means of a lock nut.

Claims

1. Accelerometric device of the mass-spring type, comprising a fixed base, a vibrating mass of revolution about an axis, a spring constituted by at least one annular piezoelectric element interposed between facing bearing surfaces offered by the the base and by the mass, as well as a fixing element in the form of a column integral with the base, passing coaxially through a cylindrical central recess which the mass has and having a threaded end on which is screwed a nut which is supported on the mass, an insulating sleeve being interposed in a gap formed between the baluster on the one hand, the piezoelectric element and the mass in the region of its recess on the other hand, characterized in that the element piezoelectric (4) and the mass (5) in the region of its central recess have the same internal diameter and that the insulating sleeve (17) is cylindrical and fills said gap by guiding the piezoelectric element ic and mass (5) in situation centered on the axis (X-X).

2. Device according to claim 1, characterized in that the surface of the part of the baluster (the) surrounded by the guide sleeve (17) is cylindrical.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the guide sleeve (17) consists of a rigid tube. .

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the guide sleeve (17) consists of a stack of washers.

5. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the guide sleeve (17) consists of a flexible sheath.

6. Device according to claim 5, characterized in that the flexible sheath is a heat-shrinkable sheath.

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that between the piezoelectric element (4) and the bearing surface (tic) offered by base (1) is placed a washer insulating (2) also centered by the guide sleeve (17).

8. Device according to claim 7, characterized in that the insulating washer (2) has a larger diameter than the piezoelectric element (4), that its face in contact with the latter comprises a metallization and that the connection electrical of the corresponding face of the piezoelectric element is effected by means of this metallized face.

9. Device according to any one of claims I to 8, characterized in that the guide sleeve (17) extends between the bearing surface (tic) offered by the base (1) and a region of the baluster (le) next to an internal shoulder (Se) of the mass (5) where the central recess thereof widens into a cavity (5d) of the same axis (XX) in which is housed the nut (8) of the fixing column (the), this nut bearing on said shoulder (5e) by means of an elastic prestressing element (7).

10. Device according to claim 9 characterized in that between the prestressing element (7) and the surface of the shoulder (Se) is disposed an insulating washer (12).