ТРЕХОСЕВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР
THREE-AXIS ACCELEROMETRE

Изобретение относится к датчикам, а конкретно, к пьезоэлектрическим акселерометрам, используемым в качестве сейсмодатчиков.
Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический акселерометр, имеющий три пары пьезоэлектрических пластин, соединительные проводники, инерционные массы (прототип) [1]. Пьезопластины, работающие в режиме сжатия-растяжения, в прототипе закреплены попарно на противоположных гранях параллелепипеда, соединены параллельно и обеспечивают возможность измерения виброускорения по трем взаимно перпендикулярным осям.
Такой акселерометр имеет увеличенные габариты за счет применения трех инерционных масс и параллелепипеда крепления, недостаточную чувствительность в связи с трудностью размещения трех инерционных масс большого объема.
Задача изобретения - увеличение чувствительности акселерометра и уменьшение габаритов.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что инерционная масса первой пары пластин общая и имеет форму прямоугольного параллелепипеда, инерционная масса второй пары пластин состоит из инерционной массы первой пары пластин, самих первых пластин, соединенных первой прямоугольной скобой, инерционная масса третьей пары пластин состоит из инерционной массы вторых пластин, самих вторых пластин, соединенных тонкостенной втулкой прямоугольного сечения, причем третья пара пластин соединена второй прямоугольной скобой, являющейся основанием конструкции.
Предлагаемая конструкция акселерометра имеет улучшенную чувствительность и уменьшенные габариты благодаря существенным отличиям от прототипа:
- инерционная масса первой пары пластин общая и имеет форму прямоугольного параллелепипеда;
- инерционная масса второй пары пластин состоит из инерционной массы первой пары пластин, самих первых пластин, соединенных первой прямоугольной скобой;
- инерционная масса третьей пары пластин состоит из инерционной массы вторых пластин, самих вторых пластин, соединенных тонкостенной втулкой прямоугольного сечения.
В отличие от прототипа для второй и третьей пары пластин инерционная масса образуется с использованием массы предыдущей пары и конструкция становится более компактной. При этом появляется возможность получения массы большего объема и пропорционального увеличения чувствительности акселерометра.
Конструкция предлагаемого акселерометра приведена на чертеже и содержит общую инерционную массу 1 первой пары пьезопластин 2, прямоугольную скобу 3, соединяющую первую пару пьезопластин, вторую пару пьезопластин 4, скрепленных тонкостенной прямоугольной втулкой 5, третьей пары пьезопластин 6, соединенных второй прямоугольной скобой 7, являющейся основанием конструкции. Пьезопластины имеют поляризацию для работы в режиме сдвига по толщине и ориентированы по трем взаимно перпендикулярным осям для регистрации ускорения. Общая инерционная масса первой пары пластин, скобы и втулка выполнены из проводящего материала и выполняют дополнительно роль соединительных проводников, к которым прикреплены токопроводящим клеем пьезопластины.
Акселерометр работает следующим образом. При воздействии ускорения в направлении поляризации «X» на инерционную массу 1 на клеммах Х появляется электрический сигнал, пропорциональный ускорению. Сигналы для регистрации ускорений по двум другим осям появляются на клеммах Y и Z соответственно.
Источники информации
1. В.Шарапов, М.Мусиенко, Е.Шарапова. Пьезоэлектрические датчики. Техносфера. Москва. 2006, с.518, патент Украины №47576. Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр, 2002, Бюл. №7 - прототип.