SU1682938A1

SU1682938A1 - Piezoelectric accelerometer

Info

Publication number: SU1682938A1
Application number: SU894644589A
Authority: SU
Inventors: Юрий Анатольевич Вусевкер; Александр Павлович Кудинов; Людмила Александровна Шевченко; Виктор Павлович Дунаевский; Анатолий Николаевич Вуколов; Елена Юрьевна Веселова; Владимир Павлович Сумский
Original assignee: Предприятие П/Я А-3759
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1991-10-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени виброускорений малогабаритными акселерометрами с повышенной точностью . Цель изобретени - расширение частотного диапазона и повышение точности измерений малогабаритного акселерометра Пьезоэлектрический акселерометр содержит основание 1 с установленным на нем чувствительном элементом 2, выполненным в виде монолитного многослойного пленочного конденсатора из пьезоэлектрической пленки. Вдоль монолита расположены коммутационные шины 4, соедин ющие электроды 3 одной пол рности Электроды противоположной пол рное)и равноудалены от коммутационных шин на рассто ние, равное толщине пленки. В качестве пьезо- керамического материала использован материал с отношением пьезомодулей daa d3i 7 2 ил. (Л С о 00 го Ю со 00 The invention relates to a measurement technique and can be used to measure vibration accelerations by small-sized accelerometers with increased accuracy. The purpose of the invention is to expand the frequency range and improve the measurement accuracy of a small-sized accelerometer. The piezo-electric accelerometer comprises a base 1 with a sensitive element 2 mounted on it, made in the form of a monolithic multilayer film capacitor made from a piezoelectric film. The switching busbars 4 are located along the monolith, which connect the electrodes 3 of the same polarity (electrodes opposite polar) and are equidistant from the switching buses for a distance equal to the film thickness. The material with the piezoelectric module ratio daa d3i 7 2 Il was used as a piezoceramic material. (L S o 00 th S u 00

Description

фиг Ifig I

Изобретение относитс к области измерительной технике,а именно к устройствам л измерени виброускорений в широком иапазоне частот в труднодоступных месах .The invention relates to the field of measurement technology, namely, devices for measuring vibration accelerations in a wide range of frequencies in hard-to-reach months.

Целью изобретени вл етс расширение частотного диапазона акселерометра путем уменьшени его габаритов и увеличение точности измерени путем снижени поперечной чувствительности.The aim of the invention is to expand the frequency range of the accelerometer by reducing its dimensions and increasing the measurement accuracy by reducing the transverse sensitivity.

На фиг. 1 показан акселерометр, общий вид; на фиг. 2 - чувствительный элемент с приведением формы электродов и их пространственной ориент&ции.FIG. 1 shows the accelerometer, a general view; in fig. 2 - sensitive element with reduction of the shape of the electrodes and their spatial orientation.

Пьезоэлектрический акселерометр фиг, 1) состоит из основани 1, чувствительного элемента 2 с электродами 3, замкнутыми на боковой поверхности раз- нопол рными шинами 4, и крышки 5 дл защиты от внешних воздействий. Элемент 2 прикреплен к основанию 1 гайкой 6.The piezoelectric accelerometer of FIG. 1) consists of a base 1, a sensing element 2 with electrodes 3, opposite-polar tires 4 closed on the side surface, and a cover 5 for protection against external influences. Element 2 is attached to the base 1 by a nut 6.

Чувствительный элемент 2 изготовлен из отдельных пластин 7, выполненных из тонкой пьезокерамической пленки. Сборка отдельных пластин в монолит с последующими опрессовкой и отжигом позвол ет избежать перегибов пленки и значительно снизить разноструктурность керамики при изготовлении. На заготовки пластин нанос тс электроды 3 кольцеобразной формы, имеющие с одной стороны выступ 8 дл соединени с коммутационной шиной, а с противоположной - изолирующий зазор 9. При выполнении электродов соблюдаютс размеры зазора так, чтобы X С + 2 /V Д а, где а, X - параметры зазора, С - ширина коммутационной шины, Д-толщина пленки .The sensing element 2 is made of separate plates 7, made of a thin piezoceramic film. The assembly of individual plates into a monolith, followed by crimping and annealing, makes it possible to avoid kinks in the film and significantly reduce the structural diffusion of ceramics during manufacture. Electrodes 3 are ring-shaped, having on one side a protrusion 8 for connecting to a switching bus, and on the opposite side an insulating gap 9. When making electrodes, the dimensions of the gap are observed so that X С + 2 / V Д, where а , X - parameters of the gap, C - width of the switching bus, D - thickness of the film.

При этом конфигураци верхнего и нижнего электродов 3 пластины 7 совпадает, но нижний электрод развернут относительно верхнего под углом 180°, т. е. выступу верхнего электрода соответствует зазор на нижнем электроде, зазору верхнего электрода соответствует выступ нижнего электрода (фиг. 2). Пластины набираютс в пакет определенной в последовательности (фиг. 2), затем спрессовываютс , коммутируютс и спекаютс в монолит с последующей пол ризацией .The configuration of the upper and lower electrodes 3 of the plate 7 is the same, but the lower electrode is rotated relative to the upper one at an angle of 180 °, i.e. the protrusion of the upper electrode corresponds to the gap on the lower electrode, the gap of the upper electrode corresponds to the protrusion of the lower electrode (Fig. 2). Plates are assembled into a bag defined in sequence (Fig. 2), then compressed, switched and sintered in a monolith, followed by polarization.

Благодар тому, что предлагаема конструкци представл ет собой сплошной монолит , она обладает высокой жесткостью и прочностью, а также позвол ет максимально уменьшить объем неоднородных структурных зон чувствительного элемента.Due to the fact that the proposed design is a solid monolith, it has high rigidity and strength, and also allows to minimize the amount of non-uniform structural zones of the sensing element.

Следовательно, вклад неоднородности в поперечную чувствительность минимален при заданной толщине пленки и размерах коммутационных шин. Однако максимальное усиление эффекта снижени поперечнойConsequently, the contribution of inhomogeneity to the transverse sensitivity is minimal for a given film thickness and the size of the switching bus. However, maximizing the effect of reducing the transverse

0 чувствительности наблюдаетс тогда, когда в качестве материала дл изготовлени чувствительного элемента применен материал0 sensitivity is observed when material is used as the material for the manufacture of the sensing element.

с отношением пьезомодулей -- 7.with the relation of piezomodules - 7.

daidai

5 Традиционно примен емые дл изготовлени чувствительных элементов акселерометров пьезокерамические материалы характеризуютс отношением пьезомоду . d335 Piezoceramic materials traditionally used to manufacture sensitive elements of accelerometers are characterized by a piezoelectric ratio. d33

00

5five

00

5five

00

5five

00

лей - 2-3, поэтому сигналы, вкладыва031Lei - 2-3, so signals, investing031

емые в поперечную чувствительность неоднородными зонами и сдвиговыми деформаци ми, т. е сигналы, завис щие от величины dai, довольно ощутимы по сравнению с основным продольным сигналом , а применение пьезокерамических материалов с отношением пьезомодулейTransversal sensitivity by non-uniform zones and shear deformations, i.e., signals depending on the magnitude of dai, are quite tangible compared with the main longitudinal signal, and the use of piezoceramic materials with the ratio of piezomodules

-р- 7 значительно уменьшает эффектив031-r- 7 significantly reduces effekt031

ность этого сигнала и приводит к снижению поперечной чувствительности.This signal leads to a decrease in transverse sensitivity.

Claims

The Piezoelectric Accelerometer, comprising a housing consisting of a base and a lid, is mounted on the base of a sensitive element, made in the form of a monolithic multilayer film capacitor of a piezoelectric film with electrodes and switching buses along the monolith, each of which is connected to electrodes of one polarity, different topics that, in order to expand the frequency range and increase the measurement accuracy, the electrodes of one polarity are equidistant from the switching buses of opposite polarity to a distance equal to the film thickness, and a piezoelectric material ratio d33 / dsi 2: 7 is used as the piezoceramic material.

2