АКУСТИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

АКУСТР1ЧЕСКИИ ARCbJiEfCMiil
Полезная модель акустического акселерометра относится к измерительной технике, предназначенной для измерения ускорений объектов.
Из анализа отечественной патентной информации, охватывающей период 1976-1985 гг. известны некоторые пьезоэлектрические (акустические) акселерометры: авторские свидетельства СССР №№ 718789, кл. G01P 15/08, БИ №8, 1980 г.; 1076836, кл. G01P 15/09, БИ №9, 1984 г.; 1137396, кл. G01P 15/09, БИ №4, 1985 г.; 1138745, кл. G01P 15/08, БИ №5, 1985 г.; 718789 , кл. G01P 15/08, БИ JV249, 1979 г., которые обычно содержат кроме корпуса сейсмическую массу, примыкающую к чувствительному к механическим воздействиям - ускорению - пьезоэлементу и цепи для снятия электрического заряда.
Как и в заявленной модели акустического акселерометра, акселерометр по авторскому свидетельству СССР № 718789, кл. GO IP 15/08, БИ № 8, 1980 г. содержит консоль, закрепленную в корпусе, в котором установлен пьезоэлемент с электродами. Однако требуемая при этом инерционная масса усложняет конструкцию акселерометра.
Наиболее близким к заявленной полезной модели акустического акселерометра является пьезоэлектрический акселерометр по авторскому свидетельству СССР № 1076836, кл. G01P 15/09, БИ № 8, 1984 г., содержащий основание, на котором установлен чувствительный пьезоэлемент с электродами, которые вместе составляют монолит, крышку и соединительный кабель, причем электроды выполнены с выводами, образующими на боковой поверхности пьезоэлемента коммутирзтощие дорожки, размещенные внутри объема пьезоэлемента на расстоянии, равном толщине межэлектродного промежутка, а от боковой образующей - на расстоянии от минимального, равного толщине межэлектродного промежутка, до максимального. Как и в заявляемой полезной модели акселерометра, в данном акселерометре коммутирующие дорожки образуют встречно-штыревую структуру. GO IP 15/08
Поставленная цель достигается тем, что полезная модель акустического акселерометра, содержащая корпус с установленным в него чувствительным к механическим воздействиям пьезоэлементом, закрепленным в корпусе посредством консоли, механические воздействия - ускорения преобразуются в электрический заряд посредством металлической встречно-штыревой структуры, выполненной непосредственно на одной из поверхности грани пьезоэлемента прямоугольной формы, а на противоположной поверхности грани этого пьезоэлемента при этом выполнен уступ консоли, причем для съема электрического заряда с акселерометра предусмотрены в его конструкции клеммы.
Акустический акселерометр (фиг. 1) состоит из пьезоэлектрического элемента (пьезоэлемента 1) прямоугольной формы, выполненный, например, из ниобата лития.
В качестве пьезоэлемента также может использоваться любой другой пьезоэлектрик. Методом фотолитографии на полированной рабочей грани этого элемента сформирована встречно-штыревая структура 2 таким образом, что каждые два соседних разнополярных металлических штыря являются элементарными точечными вибродатчиками. Пьезоэлемент размещен в корпусе 3, служащим одновременно предохранителем его от разрушающих механических воздействий и в качестве консоли, для чего в конструкции корпуса предусмотрена ступенька 4, контактирующая с противоположной нерабочей гранью подложки 1. Для съема электрического заряда акселерометра, возникающего в пьезоэлементе 1 за счет преобразования виброускорений акселерометра, вследствие прямого пьезоэффекта выполнены две клеммы 5,6, заканчивающиеся внешними выводами. Период решетки встречно-штыревой структуры не лимитирован и был выбран равным 20 мкм.
Акустический акселерометр работает следующим образом.
В процессе воздействия виброускорений, подлежащих измерению на акселерометр, за счет прямого пьезоэффекта в его подложке возникает электрический заряд в виде затухающих колебаний, причем их интенсивность (амплитуда) пропорциональна виброускорению.
После суммирования парциальных электрических зарядов от отдельных точечных вибродатчиков, результирующий электрический заряд акселерометра снимается с клемм 5,6 и поступает, например, через усилитель заряда типа С3102 на внешнюю схему обработки и измерения ускорений проверяемого объекта.
Благодаря параллельному соединению элементарных точечных вибродатчиков акустического акселерометра существенно возрастает суммарный электрический заряд на его выходе, причем этот заряд увеличивается пропорционально числу элементарных точечных вибродатчиков. Сопоставление характеристик пакета предлагаемой модели акустического акселерометра с 20-тью точечными вибродатчиками G одним из серийно выпускаемых акселерометров последней разработки типа АР22 подтверждают возможные высокие потенциальные характеристики предлагаемой модели акселерометра.
К тому же консольное крепление пъезоэлемента акселерометра, по сравнению с аналогами, исключает из его конструкции инерционную массу, что упрощает конструкцию предлагаемой модели акустического акселерометра.
Кроме того, по сравнению с известными аналогами, с помощью планарно исполненной конструкции предлагаемой модели акселерометра, проще создать многокоординатный акселерометр, фиксирующий ускорение по трем осям: X, Y, Z (см. фи. 2) и разместить его на поверхности объекта измерения, особенно в труднодоступных местах.
1.Авторское свидетельство 1980г. 2.Авторское свидетельство 1984г. 3.Авторское свидетельство 1985 г. 4.Авторское свидетельство 1985 г. 5.Авторское свидетельство 1979г.
БИБЛИОГРАФР1Я СССР №718789, кл. GO IP 15/08, БИ №8, СССР №1076836, кл. GO IP 15/09, БИ №9, СССР №1137396, кл. G01P 15/09, БИ №4, СССР №1138745, кл. G01P 15/08, БИ №5, СССР №718789, кл. GO IP 15/08, БИ №49,