Результат интеллектуальной деятельности: ТРЁХКОМПОНЕНТНЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники, а конкретно к пьезоэлектрическим акселерометрам, предназначенным для измерения параметров динамических механических величин и может быть использовано в области виброметрии, сейсмологии.

Известен акселерометр (см. патент RU 2559867 от 15.05.2014г., опубликован в Б.И. № 23, 20.08.2015г.) содержащий корпус с расположенными в нем тремя пьезоэлементами, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, в корпусе выполнено сквозное отверстие для закрепления пьезоэлектрического акселерометра на объекте испытаний.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

1) невозможность обеспечения измерения трёх составляющих вектора ускорения в одной точке, так как оси чувствительности пьезоэлементов не пересекаются в одной точке. Поскольку ускорение точек движущегося тела образует векторное поле ускорений точек тела, поэтому при измерении ускорений в конкретный момент времени в заданной точке пересечение осей чувствительности в одной точке имеет принципиальное значение;

2) невозможность установки группы акселерометров или перезакрепления одного акселерометра на взаимно-перпендикулярных поверхностях объекта испытаний без изменения положения акселерометров в пространстве, без изменения направления их осей чувствительности ( как правило, это оси Х, Y, Z) по отношению к системе координат объекта испытаний ( как правило привязанной к осям симметрии объекта). Возможность установки группы акселерометров на взаимно перпендикулярные поверхности объекта испытаний – принципиально важна, например, при модальных испытаниях, когда на объекте испытаний устанавливается большое количество акселерометров ( до ста штук и более).

Вышеуказанное устройство является наиболее близким к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.

Решаемой технической проблемой является создание трехкомпонентного пьезоэлектрического акселерометра с расширенной областью его применения.

Достигаемым техническим результатом является обеспечение возможности закрепления (перезекрепления) трёхкомпонентного пьезоэлектрического акселерометра на взаимно перпендикулярных поверхностях объекта испытаний без изменения положения акселерометра в пространстве при реализации возможности одновременного измерения трёх составляющих вектора ускорения в одной точке.

Для достижения технического результата в трехкомпонентном пьезоэлектрическом акселерометре, содержащем корпус с расположенными в нем тремя пьезоэлементами, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, в корпусе выполнено сквозное отверстие для закрепления пьезоэлектрического акселерометра на объекте испытаний, новым является то, что в корпусе дополнительно выполнены два сквозных отверстия, при этом оси симметрии всех отверстий взаимно перпендикулярны между собой, совпадают с осями чувствительности пьезоэлементов и имеют общую точку пересечения.

На фигуре представлено заявляемое устройство.

Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр содержит корпус 1 с расположенными в нем тремя пьезоэлементами 2,3 и 4, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны, в корпусе выполнено сквозное отверстие 5 для закрепления пьезоэлектрического акселерометра на объекте испытаний 6, на одной из трёх взаимно перпендикулярных поверхностей объекта 9, 10 или 11. В корпусе 1 дополнительно выполнены два сквозных отверстия 7и 8 , при этом оси симметрии всех отверстий взаимно перпендикулярны между собой, совпадают с осями чувствительности пьезоэлементов 2,3,4 и имеют общую точку пересечения.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом устройстве позволяет закрепить на объекте трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр на любой из трёх взаимно перпендикулярных поверхностях объекта испытаний без изменения его положения в пространстве и одновременно измерять три составляющие вектора ускорения в одной точке.

Устройство работает следующим образом. При воздействии ускорения на трёхкомпонентный акселерометр, закреплённый корпусом 1 через одно из взаимно перпендикулярных отверстий 5,7,8 на одной из трёх взаимно перпендикулярных поверхностей 9, 10 или 11 объекта испытаний 6, три составляющие ускорения воспринимаются тремя инерционными элементами, что приводит к их смещению вдоль осей чувствительности, смещения инерционных элементов вызывают деформацию связанных с ними пьезоэлементов, соответственно, 2,3,4, что в свою очередь приводит к образованию в пьезоэлементах электрического заряда, пропорционального, соответствующей составляющей воздействующего ускорения.

Был изготовлен опытный образец, который подтвердил его работоспособность.