Устройство для измерения ускорений

 

Изобретение касается измерения параметров движения объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения вертикальных ускорений. Под воздействием ускорения высота жидкости в капилляре изменится , следовательно изменятся и частоты поверхностно-акустической волны (ПАВ), которые достигнут выходного веерного встречно-штыревогопреобразователя (ВШП) 3 с частотами 1,...1 на f.2...b . Остальные частоты fi...fa будут затухать в слое жидкости, не достигнув выходного веерного ВШП 3. Если температура пьезоподложки 1 будет меняться, то изменится и частота автогенератора, образованного входными 4 и выходными 5 ВШП, а также усилителем 6. На выходе смесителя 9 появится сигнал, пропорциональный измерению температуры, который из преобразователя 12 в виде напряжения поступит на вход сумматора 13. На другом входе сумматора 13 окажется напряжение, приходящее с другим знаком. Благодаря тому, что материал пьезопластины не обладает анизотропией и изменения линейных размеров и параметров , характеризующих скорость рас |ространения ПАВ, будут для ВШП идентичны, то это скомпенсирует воздействие температуры на процесс измерения ускорения. 5 ил. (О (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G О1 Р 15 08

«М

OC

С

OC (21) 3986552/24-10 (22) 10. 12.85 (46) 07.07.88. Бюл. № 25 (71) Научно-исследовательский и проектнотехнологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР (72) С. A. Забузов, В. М. Насимов, В. Г. Озеров и В. Д. Челядинов (53) 531.768 (088.8) (56) Патент США № 4117729, кл. 73 — 516, 1978.

Мельников В. Е. Электромеханические преобразователи на базе кварцевого стекла.— М.: Машиностроение, 1984, с. 119, 120. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение касается измерения параметров движения объектов. Цель изобретения — повышение точности измерения вертикальных ускорений. Под воздействием ускорения высота жидкости в капилляре изменится, следовательно изменятся и частоты

„„SU„„1408378 А 1 поверхностно-акустической волны (ПАВ). которые достигнут выходного веерного встречно-штыревого преобразователя (ВШП) 3 с частотами 4...4 на 4...Ь. Остальные частоты fi...Ü будут затухать в слое жидкости, не достигнув выходного веерного ВШП 3. Если температура пьезоподложки 1 будет меняться, то изменится и частота автогенератора, образованного входными 4 и выходными 5 ВШП, а также усилителем 6. На выходе смесителя 9 появится сигнал, пропорциональный измерению температуры, который из преобразователя 2 в виде напряжения поступит на вход сумматора 13. 1-1а другом входе сумматора 13 окажется напряжение, приходящее с другим знаком. Благодаря тому, что материн,> пьезопластины не обладает анизотропией и изменения линейных размеров и параметгов, характеризующих скорость распространения ПАВ, будут для В! 11П идентичны, то это скомпенсирует воздействие температуры на процесс измерения ускорения.

5 ил.

1408378

Формула изобретения (1

Изобретение относится к технике измерения параметров движения объектов, в частности к вертикальным акселерометрам с жидкостной измерительной массой.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения вертикальных ускорений.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — 4 устройство, упрощенная конструкция; на фиг. 5 — эпюры напряжений с элементов устройства при измерении различных уровней ускорений. 10

Устройство содержит плоскую пьезоподложку 1, выполненную из пьезокерамики.

На противоположных плоскостях пьезокерамики нанесены системы встречно-штыревых преобразователей (ВШП) веерного (входные 2 и выходные 3) и параллельного (входные 4 и выходные 5) типов.

Система входных 4 и выходных 5 ВШП включена в цепь обратной связи усилителя 6 и образует с ним автогенератор.

Входной ВШП 2 веерного типа подклю- э0 чен к генератору 7 качающейся частоты, а выходные ВШП 3 веерного типа в ВШП 5 параллельного типа подключены соответственно на входы смесителей 8 и 9, вто-! рые входы которых связаны с генерато ром 10 стабильной частоты, а выходы их через соответствующие преобразователи час( (тота — напряжение 11 и 12 подключены к сумматору 13, связанному с регистра тором 14.

В теле пьезоподложки 1 у ее поверхности между входными и выходными ВШП 2 и 3 веерного типа перпендикулярно распространению поверхностно-акустической волны (ПАВ) расположен капилляр 15,, герметично соединенный с сосудом 16 боль, .шого диаметра, образующий совместно с, ним систему сообщающихся сосудов, частич но заполненных жидкостью.

При этом пьезоподложка 1 совместно с ВШП 2 — 5 и системой сообщающихся сосудов образует чувствительный элемент ускорения (преобразователь уровня жидкос- 40 ти в электрический сигнал).

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого ускорения сигнал генератора 7 качающей частоты входным веерным ВШП 2 преобразуется в

ПАВ с частотами от fi до f2 (фиг. 5а), распространяющиеся в направлении выходного веерного ВШП 3, который преобразует их в электрический сигнал. Однако в выходном веерном ВШП 3 принимаются не все Г1АВ частотой fi...f2, а только

ПАВ с частотами от 1о до 12 (фиг. 5б) .

Остальная часть ПАВ частотами от до 1О не доходит до выходного ВШП 3, так как затухает при взаимодействии с жидкостью в капилляре 15. В смесителе 8 выделяется разностная частота Ь = f — — 1о, 55 где 1о — частота, соответствующая верхнему уровню жидкости в капилляре 15 при отсутствии ускорения.

При воздействии на чувствительный элемент ускорения уровни жидкости в капилляре 15 и сосуде 16 изменяются. В сосуде 16 большого диаметра уменьшение высоты столба жидкости совпадает по направлению с действием ускорения. В капилляре 15 наблюдается увеличение столба жидкости, изменение высоты жидкости в капилляре !5 при этом зависит от величины измеряемого ускорения, Так как под воздействием ускорения высота жидкости в капилляре 15 изменяется, то, следовательно, изменяются и частоты ПАВ, которые достигают выходного веерного ВШГ1 3, с 12.-.fo íà f .. fa (фиг. 5в, г). Остальные частоты f ...Ü затухают в слое жидкости, не достигнув выходного ВШП 3. Соответственно напряжение на выходе преобразователя 11 уменьшится.

Если в процессе измерения меняется температура пьезоподложки 1, то изменяется и частота автогенератора, образованного элементами 4 — 6, и на выходе смесителя

9 появляется сигнал Ь разностной частоты f,„,— fo, пропорциональной изменению температуры, который из преобразователя 12 в виде напряжения поступает на вход сумматора 13. При этом на другом входе сумматора оказывается напряжение, также зависящее от изменения температуры пьезоподложки, но приходящее с другим знаком

Благодаря тому что материал пьезопластины не обладает анизотропией и изменение линейных размеров и параметров, характеризующих скорость распространения ПАВ, будут для ВШП веерного и параллельного типов полностью идентичными, то это позволит скомпенсировать воздействие температуры на процесс измерения ускорения при одновре. менном обеспечении высокой чувствительности устройства в целом.

Устройство для измерения ускорений, содержащее установленный в основание капилляр, частично заполненный жидкостью, и преобразователь перемещения уровня жидкости в капилляре в электрический сигнал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два смесителя с преобразователями частота— напряжение на выходе, генератор стабильной частоты, подключенный к одному из входов каждого из смесителей, генератор качающейся частоты, усилитель и сумматор, основание выполнено в виде пьезопластины, на одной плоскости которой расположены входные и выходные веерные электроды, а на противоположной — входные и выходные параллельные электроды встречно-штыревых преобразователей поверхностно-акустических волн, капилляр образован

1408378 в теле пьезопластины у поверхности между входными и выходными веерными электродами в направлении, перпендикулярном направлению распространения поверхностноакустических волн, причем входные веерные электроды подключены к выходу генератора качающейся частоты, а выходные — к второму входу первого смесителя, входные и выходные параллельные электроды включены в цепь обратной связи усилителя, образуют вместе с ним автогенератор, выход которого подключен к второму входу второго смесителя, причем выходы преобразователей частота — напряжение обоих смесителей подключены к соответствующим входам сумматора.

1408378

Ь - а (ости(пг(с.ll> К., Ivho÷ñl(lilt

Р,(((к го!1 Е. I I lllll 1 ciрсл 1!. l3cрсс Корректор В. Б тяги.3нкпз 33((7 4(l Тпрнж !347 11олписное

81!И !1111 рос>.лирстьснного коми гсти ((.(:Р ио летам изобретений и открытий

113(I:Á, Москни, Ж 35. 1 яуппския наб., д. 4/5

1(ронзводственно-полигр (ф(чсскос прс;(приятие. г. Ужгород, ул.!Iроектная, 4