SU934389A1 - Piezoelectric accelerometer - Google Patents

Piezoelectric accelerometer Download PDF

Info

Publication number
SU934389A1
SU934389A1 SU802958382A SU2958382A SU934389A1 SU 934389 A1 SU934389 A1 SU 934389A1 SU 802958382 A SU802958382 A SU 802958382A SU 2958382 A SU2958382 A SU 2958382A SU 934389 A1 SU934389 A1 SU 934389A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
piezoplates
charge
elastic
accelerometer
plates
Prior art date
Application number
SU802958382A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Константинович Александров
Лилия Викторовна Смолко
Константин Ромуальдович Цеханский
Эдуард Михайлович Шмаков
Original Assignee
Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина, Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения filed Critical Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority to SU802958382A priority Critical patent/SU934389A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU934389A1 publication Critical patent/SU934389A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР(5) PIEZOELECTRIC ACCELEROMETER

Изобретение относитс  к технике измерени  параметров вибраций на разт личных объектах с низкочастотными вибрационными смещени ми, где требуетс  большой коэффициент преобразовани  датчика.The invention relates to a technique for measuring vibration parameters on various objects with low-frequency vibration displacements, where a large transducer factor is required.

В этой области приборостроени  совершенство пьезоакселерометра в значительной степени определ етс  коэффициентом преобразовани  по зар ду , определ ющим его пригодность дл  измерени  параметров движени  объекта.In this area of instrumentation, the perfection of a piezo accelerometer is largely determined by the charge conversion coefficient, which determines its suitability for measuring the motion parameters of an object.

Кроме того, к пьезоакселерометру предъ вл ютс  р д других важных требований: малые габариты и масса, широкий частотный диапазон, прочность и надежность.In addition, a number of other important requirements are imposed on a piezo accelerometer: small dimensions and weight, wide frequency range, strength and reliability.

Известны конструкции пьезоакселерометров , имеющие нечувтсвительный элемент на изгиб, выполненный в виде консольно закрепленной в опоре металлической пластины и склеенной с ней пьезоэлектрической пластиной.Known constructions of piezoaccelerometers have a non-bending bending element made in the form of a metal plate cantilever-mounted in a support and a piezoelectric plate glued to it.

на торцовых гран х которых закреплен груз С l}.on face faces of which the load С l} is fixed.

Основным недостатком такой конструкции  вл етс  нерациональное распределение жесткости вдоль упругого подкреплени  и пьезопластины, что приводит к понижению коэффициента преобразовани .The main disadvantage of this design is the inefficient distribution of stiffness along the elastic reinforcement and the piezoplates, which leads to a decrease in the conversion coefficient.

Нерациональное распределение жесткости вдоль консоли про вл етс  в The irrational stiffness distribution along the console appears in

to том, что керамические пластины в любом сечении оказываютс  недогруженными до предельного допустимого напр жени .The fact that ceramic plates in any section are underloaded to the maximum allowable stress.

«5"five

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  пьезоакселерометр, содержащий консольно закрепленный чувствительный элемент в виде двух пр моугольных пьезопластин, разделенных Closest to the present invention is a piezoaccelerometer, which contains a cantilever sensor in the form of two rectangular piezoplates, separated by

Claims (2)

20 металлической пластиной упругого подключени  посто нной толщины, и закрепленного на торцовых гран х пластин инерционного груза С2. Однако данна  конструкци  не поз|рл ет повысить коэффициент преобразовани  по зар ду, так как в ней реализован известный способ перераспределени  жесткости консоли, предполагающий линейное уменьшение генерируемого зар да. Цель изобретени  - увеличение коэффициента преобразовани  пьезракселерометра . Поставленна  цель достигаетс  тем что в конструкции пьезоакселерометра упругое подкрепление выполнено а фор ме равнобедренного т1|Ьеугольника с ос нованием, защемленным в опоре, и высотой , обеспечивающей посто нное по длине пьезопластин механическое напр жение изгибу. На фиг. 1 представлена схема пьез акселерометра; на фиг. 2 - разрез А-А на ({мг. 1; на фиг. 3 - эпюра напр жений. Пьезоакселеромётр содержит металлическую пластину 1 упругогоподкреп лени , пьезопластин 2 и инерционный груз 3. Закон изменени  ширины, пластины уп ругого подкреплени  определ етс  соотношением PU - x)h- 4ыГбрЗ 1-, А , .( где СОрЗ механическое напр жени предела пропорциональности материала пьезопластин; t - длина крнсоли; % N толщина пьезокерамйчес кой иметаллической пластин; Р - сила инерции; :) - половина ширины пласти в зоне защемлени ; , 2. модули упругости; . h« - - h h, -i.; « i -Vz-f Пластина, удовлетвор юща  данному соотношению (I) размеров, .имеет форму равнобедренного треугольника с ос нованием, защемленным в опоре (фиг.2 Принципиальное отличие предлагаемой конструкции Рт известной заключа етс  в том, что изменение в соответствии с формулой (1) ширины пластины упругого подкреплени  позвол ет создать зону посто нного механического апр жени  по длине пьезопластины. пюра напр жени  в предлагаемой контрукции в пьезопластинах вдоль оси показана на фиг.3 (непрерывна  лии ) . Длина X. участка посто нного еханического напр жени  (фиг.З) ычисл етс  из следующего соотношеи  при условии (Г- LGfiJ const, - Pth - 1Ph Ширина пьезопластин, a следоваельно площадь электродов не уменьшатс . В результате этого имеет место поышение коэффициента преобразовани  атчика по зар ду. Если выражение дл  коэффициента реобразовани  по зар ду в известной онструкции имеет вид: . , M(h hz)d3 21 + Е Z при 2b 2b b 6/x- О 6pJ . то в предлагаемой конструкции se ф(х + е). Использование предлагаемой конструкции пьезоакселерометра обеспечивает по сравнению с известными конструкци ми следующие преимущества: возможность повышени  коэффициента преобразовани  по зар ду без увеличени  массы и габаритов, а также уменьшени  частоты первого резонанса и прочности; рациональное использование механических свойств пьезопластин за счет создани  зоны посто нного механическогр напр жени , не превышающего предельно допустимого значени ; рациональное использование электрических свойств пьезопластин за счет получени  зоны равномерно распределенного электрического зар да, пропорционального измер емой величине, что значительно повысит, технический уровень датчика пьезоакселерометра. Полости между пьезРпластинами, пластиной упругого подкреплени  и грузом заполн ютс  клеем (КЗОО, ВК20, ВКАО), что улучшает монолитность конструкции, увеличивает ее прочность и надежность. Кроме того, введение кле  увеличивает затухание и, таким обрезом, позвол ет расширить . частотный диапазон измерений на 2030% . Формула изобретени  Пьезоэлектрический акселерометр, содержащий консольно закрепленный чувствительный элемент в виде двух пр моугольных пьезопластин, разделен ных металлической пластиной упругого подкреплени  посто нной толщины, и закрепленного на торцовых гран х пла тин инерционного груза, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  коэффициента преобразовани  пьезоакселерометра, упругое подкрепление выполнено в форме равнобедренл20 by a metal plate of an elastic connection of constant thickness, and fixed on the end faces of the plates of the inertial load C2. However, this design does not allow an increase in the conversion coefficient by charge, since it implements a known method of redistributing the rigidity of the console, which assumes a linear decrease in the generated charge. The purpose of the invention is to increase the conversion coefficient of a piezraxelerometer. This goal is achieved by the fact that, in the construction of a piezoaccelerometer, an elastic reinforcement is made in the form of an isosceles p1 | hegonum with a base clamped in the support, and a height that ensures a mechanical bending along the piezoplate length. FIG. 1 shows a piezo accelerometer circuit; in fig. 2 - section A-A on ({mg. 1; in Fig. 3 - stress diagram. The piezo accelerometer contains a metal plate 1 of elastic support, piezoplates 2 and inertial load 3. The law of width variation, the plates of elastic reinforcement are determined by the ratio PU - x) h-4y GbR3 1-, A,. (where Cp3 is the mechanical stress of the proportionality limit of the material of piezoplates; t is the length of the salt;% N is the thickness of the piezoceramic and metal plates; P is the inertia force; :) is half the width of the plate in the pinch zone; , 2. elastic moduli; . h "- - h h, -i .; "I -Vz-f A plate that satisfies this ratio (I) of dimensions. Has the shape of an isosceles triangle with a base clamped in the support (Fig. 2 The principal difference of the proposed design of RT is that the change according to the formula (1) the width of the elastic reinforcement plate makes it possible to create a zone of constant mechanical april along the length of the piezoplate. The stress puree in the proposed contraction in piezoplates along the axis is shown in Fig. 3 (continuous line). The length X. of the constant mechanical section The voltage (Fig. 3) is calculated from the following ratio under the condition (G - LGfiJ const, - Pth - 1Ph width of piezoplates, and consequently the area of the electrodes does not decrease. As a result, there is an increase in the charge conversion factor. If for the conversion factor for charge in the known structure is:., M (h hz) d3 21 + Е Z with 2b 2b b 6 / x-О 6pJ. then in the proposed construction se f (x + e). Using the proposed design Piezo Accelerometer provides, in comparison with known constructions, the following advantages Properties: the possibility of increasing the conversion coefficient in charge without increasing mass and size, as well as reducing the frequency of the first resonance and strength; rational use of the mechanical properties of piezoplates by creating a zone of constant mechanical stress, not exceeding the maximum permissible value; rational use of the electrical properties of piezoplates by obtaining a zone of uniformly distributed electric charge proportional to the measured value, which will significantly increase the technical level of the piezo-accelerometer sensor. The cavities between the piezor plates, the elastic reinforcement plate and the load are filled with glue (КЗОО, VK20, VKAKO), which improves the solidity of the structure, increases its strength and reliability. In addition, the introduction of glue increases attenuation and, thus, allows for expansion. frequency range of measurements at 2030%. Claims of the Invention A piezoelectric accelerometer comprising a cantilever sensing element in the form of two rectangular piezoplates separated by a metal plate of elastic reinforcement of constant thickness and fixed on the face faces of the plates of inertial load, which also that, in order to increase the conversion rate of the piezo accelerometer, the elastic reinforcement is made in the form of an isosceles 1one фуг. g ного треугольника с основанием, защемленным в опоре, и высотой, обеспечивающей посто нное по длине пьезопластин механическое напр жение изгибу . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 Р 15/09, 25.09.63. fug. g of a triangle with a base clamped in a support and a height ensuring a mechanical stress constant bending along the length of the piezoplates. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number, cl. G 01 R 15/09, 25.09.63. 2.Синани И. Б. Из опыта конструировани  пьезоэлектрических приборов дл  изменени  вибрации. Л., ЛДНТП ТЭб, с. 15-16 (прототип).2. Sinani I. B. From the experience of designing piezoelectric devices for changing vibration. L., LDNTP TEH, with. 15-16 (prototype).
SU802958382A 1980-07-07 1980-07-07 Piezoelectric accelerometer SU934389A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802958382A SU934389A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Piezoelectric accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802958382A SU934389A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Piezoelectric accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU934389A1 true SU934389A1 (en) 1982-06-07

Family

ID=20908994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802958382A SU934389A1 (en) 1980-07-07 1980-07-07 Piezoelectric accelerometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU934389A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108775956A (en) * 2018-05-24 2018-11-09 北京科技大学 A kind of wireless vibration cantilever beam sensor based on piezoelectricity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108775956A (en) * 2018-05-24 2018-11-09 北京科技大学 A kind of wireless vibration cantilever beam sensor based on piezoelectricity

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2900536A (en) Design of electro-mechanical transducer elements
US3479536A (en) Piezoelectric force transducer
US7802475B2 (en) Acceleration sensor
US5251483A (en) Piezoelectric sensor element intended for a gyro
JPH0565806B2 (en)
EP0203998A1 (en) Vibrating beam accelerometer.
SU934389A1 (en) Piezoelectric accelerometer
JP3166522B2 (en) Acceleration sensor
US6807872B2 (en) Force transducer having a central portion of reduced thickness
RU180726U1 (en) PIEZO ELECTRIC BENDING CONVERTER
RU2014619C1 (en) Acceleration transducer
RU2778373C1 (en) Piezoelectric receiver of low-frequency vibration
RU2329511C2 (en) Force-sensitive resonator
JPH09257830A (en) Vibration type acceleration sensor
RU180986U1 (en) Vibration linear acceleration sensor
SU1781614A1 (en) Linear accelerometer
RU2281515C1 (en) Resonator sensor
RU2749873C1 (en) Piezoelectric stand
RU2657351C1 (en) Microelectromechanical primary acceleration transducer
SU1040423A1 (en) Piezoelectric acceleration converter
SU918857A1 (en) Piezoelectric acceleration meter
SU640213A1 (en) Acceleration sensor with frequency output
JPH0228413Y2 (en)
SU1281868A1 (en) Method of determining coating modulus of elasticity
RU2014579C1 (en) Force sensor