RU2301424C1 - Пьезоэлектрический акселерометр - Google Patents
Пьезоэлектрический акселерометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301424C1 RU2301424C1 RU2005141270/28A RU2005141270A RU2301424C1 RU 2301424 C1 RU2301424 C1 RU 2301424C1 RU 2005141270/28 A RU2005141270/28 A RU 2005141270/28A RU 2005141270 A RU2005141270 A RU 2005141270A RU 2301424 C1 RU2301424 C1 RU 2301424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- sections
- section
- polarized
- package
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для работы в средствах измерения и контроля виброускорения различных машин и механизмов. Пьезоэлектрический акселерометр содержит многослойный пакет пьезокерамических пластин, состоящий из трех секций. Секции включают группы из трех пластин. Крайние пластины в группе снабжены диаметральными пазами, заполненными коммутационными шинами. Одна из средних пластин поляризована целиком по толщине, две другие средние пластины содержат сегменты, поляризованные по толщине в противоположных направлениях. Секции с сегментированными пластинами повернуты одна относительно другой на 90° вокруг продольной оси пакета. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет измерения виброускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях. 5 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в средствах измерения и контроля виброускорения различных машин и механизмов.
Известен пьезоэлектрический акселерометр, содержащий основание в виде прямоугольной призмы, на трех гранях которой расположены биморфные элементы, которые при воздействии вибрации осуществляют в трех взаимно перпендикулярных направлениях измерение уровня вибрации путем преобразования деформации изгиба в электрический заряд (Янчич В.В., Кустов В.Н. Пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи для контрольно-диагностических систем энергетического оборудования, в сборнике трудов международной научно-практической конференции «Пьезотехника-99». Ростов-на-Дону, 1999, том 2, стр.221-226).
Данная конструкция трехкомпонентного пьезоэлектрического акселерометра обладает следующими основными недостатками: большие габаритные размеры не позволяют проводить вибродиагностику систем в трубопроводах малого диаметра; ограничен диапазон рабочих частот; низки предельные значения виброускорения. Указанные недостатки обусловлены применением дисковых биморфных элементов с деформацией изгиба.
Наиболее близким аналогом является пьезоэлектрический акселерометр, содержащий монолитный многослойный пакет пьезокерамических пластин, соединенных электрически параллельно. В пьезокерамических пластинах со стороны одной из электродных поверхностей выполнены пазы, заполненные металлическими коммутационными шинами (Патент РФ №2150117, М. Кл. G01P 15/09). Устройство компактно, имеет широкий диапазон рабочих частот и высокие предельные значения виброускорения.
Однако известный пьезоэлектрический акселерометр имеет ограниченные функциональные возможности: измерение виброускорения лишь в одном направлении - вдоль оси многослойного пакета пьезокерамических пластин. Механическое объединение трех взаимно перпендикулярных пакетов на одном призматическом основании недопустимо увеличило бы габаритные размеры устройства и лишило бы его одного из основных достоинств - компактности.
Заявляемый в качестве изобретения пьезоэлектрический акселерометр позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет измерения виброускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Указанный технический эффект достигается тем, что в пьезоэлектрическом акселерометре, включающем многослойный пакет пьезокерамических пластин, основание, инерционный элемент и электрический кабель, пакет состоит из трех секций; каждая секция содержит, по крайней мере, одну группу, состоящую из трех пластин; крайние пластины каждой группы неполяризованы и снабжены диаметральными пазами, обращенными к средней пластине и заполненными металлическими коммутационными шинами; средняя пластина группы в первой секции поляризована целиком по толщине; средние пластины групп во второй и третьей секциях содержат сегменты, разделенные неполяризованным промежутком и поляризованные по толщине в противоположных направлениях; вторая и третья секции повернуты относительно друг друга на 90° вокруг продольной оси пакета; каждая секция электрически соединена коммутационными шинами и кабелем с электронным усилителем измерительной системы.
Создание трехкомпонентного пьезоэлектрического акселерометра стало возможным благодаря новой конструкции многослойного пакета и новому взаимному расположению поляризованных частей пакета. Сохраняя достоинства прототипа, новое устройство существенно расширяет его функциональные возможности - позволяет измерять, кроме продольной компоненты вибрации, и ее поперечные компоненты.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами. На фиг.1 изображен общий вид пьезоэлектрического акселерометра и схема электрических соединений. На фиг.2 показаны элементы первой секции пакета. На фиг.3 представлены элементы второй и третьей секций пакета. На фиг.4 изображены проекции пакета и схема электрических соединений при проведении операции поляризации. На фиг.5 показаны проекции пакета в рабочем состоянии.
Устройство содержит пакет пьезокерамических пластин 1. Пакет 1 состоит из трех секций: 2, 3, 4. Каждая секция содержит группу из трех пластин. Конструкция секции определяется ее функциональным назначением. Секция 2, предназначенная для измерения продольной компоненты вибрации, содержит среднюю пластину 5, поляризованную целиком по толщине, и крайние пластины 6 и 7, неполяризованные и снабженные диаметральными пазами 8 и 9. С целью получения более высокой чувствительности секция 2 может содержать несколько групп аналогичной конструкции, средние пластины 5 которых соединены электрически параллельно.
Секция 3, предназначенная для измерения одной из поперечных компонент вибрации, содержит среднюю пластину 10, состоящую из двух сегментов 11 и 12, поляризованных в противоположных направлениях и разделенных неполяризованным промежутком 13, и крайние пластины 14 и 15, неполяризованные и снабженные диаметральными пазами 16 и 17.
Секция 4, предназначенная для измерения другой поперечной компоненты вибрации, имеет конструкцию, аналогичную секции 3, и повернута на 90° вокруг продольной оси пакета относительно секции 3. С целью получения более высокой чувствительности секции 3 и 4 могут содержать несколько групп аналогичной конструкции, средние пластины 10 которых соединены электрически параллельно.
Плоскости пластин в пакете 1 снабжены металлическими вожженными электродами, конфигурация которых соответствует типу поляризации средних пластин 5 и 10. Электродами снабжены также основание 18 и инерционный элемент 19. Пластины пакета 1, основание 18 и инерционный элемент 19 жестко соединены термокомпрессионной сваркой.
Одной из основных технологических операций в создании нового устройства является поляризация частей пакета 1. С выхода источника постоянного напряжения 20 поляризующее электрическое напряжение подают с помощью упругих контактных устройств 21 на электроды средних пластин секций 5, 10.1 и 10.2 (Фиг.4).
Поляризованный пакет 1 приводят в рабочее состояние путем заполнения пазов в крайних пластинах секций - 8, 9, 16, 17, металлическими коммутационными шинами 22 (фиг.5). Выходы коммутационных шин 22 при помощи кабеля 23 подключены к входам электронных усилителей 24, 25, 26 измерительной системы 27.
Устройство работает следующим образом. Продольная компонента вибрации в направлении оси Z вызывает в пластине 5 секции 2 механические напряжения и за счет механоэлектрического преобразования энергии - электрический сигнал, который усиливается и регистрируется измерительной системой 27. Поперечная компонента вибрации в направлении оси X вызывает в сегментах 11 и 12 пластины 10 секции 3 механические напряжения противоположных знаков. За счет противоположного направления поляризации в сегментах 11 и 12 электрические сигналы в соединенных параллельно сегментах имеют одинаковый знак. Полученный электрический сигнал усиливается соответствующим усилителем 25. Аналогично работает секция 4 при измерении поперечной компоненты вибрации в направлении оси Y.
Новая конструкция многослойного пакета и новое взаимное расположение поляризованных частей пакета позволяют применить устройство для измерения виброускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях в трубопроводах малого диаметра. Компактность устройства позволяет эффективно применять его в измерительных системах авиационно-космического назначения.
Claims (1)
- Пьезоэлектрический акселерометр, включающий многослойный пакет пьезокерамических пластин, основание, инерционный элемент и электрический кабель, отличающийся тем, что пакет состоит из трех секций, каждая секция содержит, по крайней мере, одну группу, состоящую из трех пластин, крайние пластины каждой группы неполяризованы и снабжены диаметральными пазами, обращенными к средней пластине и заполненными металлическими коммутационными шинами, средняя пластина группы в первой секции поляризована целиком по толщине, средние пластины групп во второй и третьей секциях содержат сегменты, разделенные неполяризованным промежутком и поляризованные по толщине в противоположных направлениях, вторая и третья секции повернуты относительно друг друга на 90° вокруг продольной оси пакета, каждая секция электрически соединена коммутационными шинами и кабелем с электронными усилителями измерительной системы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005141270/28A RU2301424C1 (ru) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Пьезоэлектрический акселерометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005141270/28A RU2301424C1 (ru) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Пьезоэлектрический акселерометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2301424C1 true RU2301424C1 (ru) | 2007-06-20 |
Family
ID=38314417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005141270/28A RU2301424C1 (ru) | 2005-12-28 | 2005-12-28 | Пьезоэлектрический акселерометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301424C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190637U1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Высокотемпературный термостабильный чувствительный элемент акселерометра |
-
2005
- 2005-12-28 RU RU2005141270/28A patent/RU2301424C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190637U1 (ru) * | 2019-03-01 | 2019-07-05 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Высокотемпературный термостабильный чувствительный элемент акселерометра |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9546918B2 (en) | Sensor element, force detection device, robot, electronic component transport device, electronic component inspection device, and component processing device | |
Bilgen et al. | Broadband vibration energy harvesting from a vertical cantilever piezocomposite beam with tip mass | |
CN107543637B (zh) | 压电换能器 | |
Kulkarni et al. | A shear-mode energy harvesting device based on torsional stresses | |
BR112017028583B1 (pt) | Dispositivo para a medição elétrica de força | |
CN109212264B (zh) | 环形剪切式挠曲电加速度传感器及层叠结构加速度传感器 | |
RU2301424C1 (ru) | Пьезоэлектрический акселерометр | |
JP2015166706A (ja) | 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置 | |
RU152648U1 (ru) | Двухканальный акселерометр | |
Nguyen et al. | A comparison of dynamic piezoactuation of fiber-based actuators and conventional PZT patches | |
RU2582910C1 (ru) | Пьезоакселерометр | |
JP6920114B2 (ja) | 電流センサ | |
Pan et al. | Design and fabrication of a large displacement piezoelectric actuator | |
Kovenburg et al. | A Multidirectional Piezoelectric Vibration Energy Harvester With Direction-Dependent Dual Resonance | |
US7336022B2 (en) | Piezoelectrical bending converter | |
Xu et al. | Key Issues on Flextensional Piezoelectric Energy Harvester Developments | |
JP4405590B2 (ja) | 駆動装置 | |
RU2212736C2 (ru) | Пьезоэлектрический изгибный преобразователь | |
Chen et al. | Spherical shape ultrasonic motor with two degrees of freedom | |
RU2215275C2 (ru) | Пьезоэлектрический датчик быстропеременного давления | |
Glumac et al. | A planar unimorph-based actuator with large vertical displacement capability. I. Experiment | |
SU1093922A1 (ru) | Устройство дл измерени силы | |
RU2104558C1 (ru) | Универсальный вибродатчик линейного и углового ускорения | |
SU736385A1 (ru) | Пьезоэлектрический преобразователь | |
JP5486256B2 (ja) | 超音波モータ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071229 |