Устройство для измерения ускорения и способ изготовления такого устройства для измерения ускорения

Группа изобретений относится к устройству для измерения ускорения. Устройство для измерения ускорения содержит пьезоэлектрическую систему, сейсмическую массу и систему предварительного напряжения, при этом сейсмическая масса имеет два элемента массы, положительные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются с первого элемента массы в качестве сигналов ускорения, отрицательные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются со второго элемента массы в качестве сигналов ускорения. Технический результат – упрощение конструкции устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к устройству для измерения ускорения, согласно ограничительной части независимого пункта формулы изобретения, а также к способу изготовления такого устройства для измерения ускорения.

Уровень техники

[0002] В публикации СН399021А показано устройство для измерения ускорения с пьезоэлектрической системой, сейсмической массой, втулкой предварительного напряжения и пластиной основания. Пьезоэлектрическая система с помощью втулки предварительного напряжения механически предварительно напряжена между сейсмической массой и пластиной основания. При ускорении сейсмическая масса прикладывает пропорциональную ее ускорению силу к пьезоэлектрической системе. За счет механического предварительного напряжения измеряются как положительные, так и отрицательные ускорения. Сила, в свою очередь, создает в пьезоэлектрической системе пьезоэлектрические заряды, которые электрически снимают в качестве сигналов ускорения. Сигналы ускорения пропорциональны величине силы. Электрически снимаемые сигналы ускорения можно электрически усиливать и обрабатывать в блоке оценки.

[0003] Такое устройство для измерения ускорения для измерения ударов и вибраций предлагается заявителем на рынке под маркой 8002К. Устройство для измерения ускорения расположено в механически стабильном корпусе из нержавеющей стали. Согласно спецификации 8002_00_205d_07.05, оно имеет массу 20 г и предназначено для крепления с помощью монтажного болта на любом измеряемом объекте. Диапазон измерения лежит в области ±1000g, резонансная частота составляет 40 кГц, и рабочая температура составляет от -70°С до +120°С.

[0004] Первая задача данного изобретения состоит в улучшении известного устройства для измерения ускорения. Другая задача изобретения состоит в создании дешевого способа изготовления такого устройства для измерения ускорения.

Сущность изобретения

[0005] Первая задача решается с помощью признаков независимого пункта формулы изобретения.

[0006] Изобретение относится к устройству для измерения ускорения, содержащему пьезоэлектрическую систему, сейсмическую массу и систему предварительного напряжения; при ускорении сейсмическая масса прикладывает пропорциональную ее ускорению силу к пьезоэлектрической системе, при этом сила создает в пьезоэлектрической системе пьезоэлектрические заряды, и эти пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы в качестве сигналов ускорения, при этом сейсмическая масса имеет два элемента массы; при этом положительные пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы с первого массового элемента в качестве сигналов ускорения; и при этом отрицательные пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы со второго элемента массы в качестве сигналов ускорения.

[0007] Преимущество состоящей из двух элементов массы сейсмической массы состоит в том, что сигналы ускорения можно электрически снимать с элементов массы, которые на основании их пространственного прохождения можно просто соединять механически и электрически. Результатом является возможность экономичного изготовления устройства для измерения ускорения.

Краткое описание чертежей

[0008] Ниже приводится более подробное пояснение варианта выполнения изобретения в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - разрез части устройства для измерения ускорения;

фиг. 2 - часть устройства для измерения ускорения, согласно фиг. 1, без системы предварительного напряжения, корпуса и крышки, в изометрической проекции;

фиг. 3 - разрез пьезоэлектрической приемной группы устройства для измерения ускорения, согласно фиг. 1 или 2, перед механическим предварительным напряжением с помощью системы предварительного напряжения;

фиг. 4 - разрез пьезоэлектрической приемной группы, согласно фиг. 3, после механического предварительного напряжения с помощью системы предварительного напряжения;

фиг. 5 - схема электрического соединения пьезоэлектрической системы с сейсмической массой устройства для измерения ускорения, согласно фиг. 1 или 2;

фиг. 6 - электрод пьезоэлектрической системы устройства для измерения ускорения, согласно фиг. 1 или 2, в изометрической проекции;

фиг. 7 - разрез части устройства для измерения ускорения, согласно фиг. 1 или 2, с электрическими контактами и сигнальным кабелем;

фиг. 8 - устройство для измерения ускорения, согласно фиг. 7, перед монтажом защитной втулки, в изометрической проекции; и

фиг. 9 - устройство для измерения ускорения, согласно фиг. 8, после монтажа защитной втулки.

Пути реализации изобретения

[0009] На фиг. 1 показана в разрезе часть варианта выполнения устройства 1 для измерения ускорения. Разрез выполнен вдоль вертикальной оси АА' и продольной оси ВВ'. Горизонтальная ось СС' устройства 1 для измерения ускорения изображена в его изометрической проекции на фиг. 2. Три оси перпендикулярны друг другу и пересекаются в средней точке О устройства 1 для измерения ускорения.

[0010] Устройство 1 для измерения ускорения имеет корпус 5 и крышку 6 из механически устойчивого материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. Относительно вертикальной оси СС' корпус 5 имеет в поперечном сечении цилиндрическую форму, а крышка 6 в поперечном сечении имеет круглую форму. При знании данного изобретения, специалистом в данной области техники могут быть предусмотрены корпус и крышка также с другими формами поперечного сечения, такими как четырехугольная и т.д.. Корпус 5 и крышка 6 механически соединены друг с другом. Механическое соединение осуществляется посредством соединения по материалу, такого как сварка, диффузионная сварка, термокомпрессионная сварка, пайка и т.д. Корпус 5 и крышка 6 защищают устройство 1 для измерения ускорения от вредных условий окружающей среды, таких как загрязнения (пыль, влага и т.д.) и от электрических и электромагнитных помех в виде электромагнитного излучения.

[0011] Устройство 1 для измерения ускорения имеет сейсмическую массу 3. Сейсмическая масса 3 имеет форму шара и расположена вокруг средней точки О, и имеет несколько, предпочтительно два элемента 30, 30' массы и электрическую изоляцию 31. Элементы 30, 30' массы состоят из механически устойчивого материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. Электрическая изоляция 31 состоит из электрически изолирующего и механически жесткого материала, такого как керамика, керамика Al2O3, сапфир и т.д. Относительно вертикальной оси АА' элементы 30, 30' массы имеют в поперечном сечении цилиндрическую форму, и электрическая изоляция 31 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму. При знании данного изобретения, специалистом в данной области техники могут быть предусмотрены элементы массы и электрическая изоляция также с другими формами поперечного сечения, такими как четырехугольная, круглая и т.д. Элементы 30, 30' массы предпочтительно являются одинаковыми частями. Относительно вертикальной оси АА' электрическая изоляция 31 расположена между элементами 30, 30' массы и изолируют электрически друг от друга элементы 30, 30' массы. Элементы 30, 30' массы и электрическая изоляция 31 находятся в непосредственном контакте друг с другом. Изоляционное сопротивление электрической изоляции 31 больше или равно 1010 Ом. Элементы 30, 30' массы на основании их пространственного прохождения обеспечивают возможность простого электрического и механического соединения. Элементы 30, 30' массы имеют на своих лежащих вдоль продольной оси концах выемки 32, 32'. Относительно продольной оси ВВ' выемки 32, 32ʺ являются прямоугольными в поперечном сечении. Также в этом случае специалистом в данной области техники могут быть предусмотрены, при знании данного изобретения, другие формы поперечного сечения, такие как круглая и т.д.

[0012] Устройство 1 для измерения ускорения имеет пьезоэлектрическую систему 2. Пьезоэлектрическая система 2 имеет несколько, предпочтительно два элемента 20, 20' системы. Элементы 20, 20' системы выполнены идентичными. Конструкция элементов 20, 20' показана на схеме на фиг. 5. Каждый элемент 20, 20' системы имеет несколько электрически изолирующих элементов 21, 21', несколько электродов 22, 22' и несколько пьезоэлектрических элементов 23, 23', 23ʺ. Каждый элемент 20, 20' системы предпочтительно имеет два электрически изолирующих элемента 21, 21'. Электрические изолирующие элементы 21, 21' относительно продольной оси ВВ' прямоугольны в поперечном сечении и состоят из электрически изолирующего и механически жесткого материала, такого как керамика, керамика Al2O3, сапфир и т.д. Изоляционное сопротивление электрических изолирующих элементов 21, 21' больше или равно 1010 Ом. Также электроды 22, 22' относительно продольной оси ВВ' прямоугольны в поперечном сечении и состоят из электрически проводящего материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. На фиг. 6 показан в изометрической проекции один из электродов 22, 22'. Каждый элемент 20, 20' системы имеет предпочтительно два электрода 22, 22'. Каждый электрод 22, 22' состоит из одной части и имеет несколько, предпочтительно три электродные поверхности, которые через несколько, предпочтительно три шарнира механически соединены друг с другом. Электрод 22, 22' собирает электродными поверхностями пьезоэлектрические заряды с нескольких, предпочтительно трех пьезоэлектрических элементов 23, 23', 23ʺ. Пьезоэлектрические элементы 23, 23', 23ʺ являются относительно продольной оси ВВ' прямоугольными и выполнены из пьезоэлектрического материала, такого как кварц (SiO2 монокристалл), германат кальция-галлия (Ca3Ga2Ge4O14 или CGG), лангасит (La3Ga5SiO14 или LGS), турмалин, ортофорсфат галлия, пьезокерамика и т.д. Пьезоэлектрические элементы 23, 23', 23ʺ разрезаны кристаллографически с такой ориентацией, что они имеют высокую чувствительность для подлежащей приему силы. Предпочтительно, пьезоэлектрический материал имеет высокую чувствительность для продольного или поперечного эффекта сдвига. При этом пьезоэлектрические элементы 23, 23', 23ʺ ориентированы так, что образуются отрицательные и положительные заряды на поверхностях, которые расположены перпендикулярно или параллельно оси напряжения сдвига. Отрицательные и положительные пьезоэлектрические заряды обозначены на фиг. 5 знаками + и -. Эти пьезоэлектрические заряды можно электрически снимать в качестве сигналов ускорения. При знании данного изобретения, специалистом в данной области техники могут быть предусмотрены для электрических изолирующих элементов, электродов и пьезоэлектрических элементов другие формы поперечного сечения, такие как круглая и т.д.

[0013] На схеме пьезоэлектрической системы 2 на фиг. 5 три пьезоэлектрических элемента 23, 23', 23ʺ расположены между двумя электрически изолирующими элементами 21, 21'. Первый электрически изолирующий элемент 21 противоположен средней точке О, а второй электрически изолирующий элемент 21' обращен к средней точке О. Эти пять элементов показаны на фиг. 1-4 в виде штабеля и расположены в выемках 32, 32'. Выемки 32, 32' имеют такие размеры, что элементы 20, 20' системы большей частью расположены в них. Выражение «большей частью» содержит неточность ±10%. Таким образом, пьезоэлектрическая система 2 и сейсмическая масса 3 расположены с экономией конструктивного пространства, т.е. пьезоэлектрическая система 2 расположена с максимальным использованием пространства внутри шаровой поверхности сейсмической массы 3.

[0014] Два электрода 22, 22' расположены своими тремя электродными поверхностями на поверхностях пьезоэлектрических элементов 23, 23', 23ʺ. Электроды 22, 22' предпочтительно являются одинаковыми частями. Положительный электрод 22 принимает положительные пьезоэлектрические заряды с поверхностей пьезоэлектрических элементов 23, 23', 23ʺ, отрицательный электрод 22' принимает отрицательные пьезоэлектрические заряды с поверхностей пьезоэлектрических элементов 23, 23', 23ʺ. Соответствующий один конец 24, 24' электродов 22, 22' соединен электрически и механически с элементом 30, 30' массы. Положительный электрод 22 через свой конец 24 соединен электрически и механически с верхним относительно средней точки О и вертикальной оси АА' элементом 30 массы. Отрицательный электрод 22' через свой конец 24' соединен электрически и механически с нижним относительно средней точки О и вертикальной оси АА' элементом 30' массы. Электрические и механические соединения осуществляются посредством силового замыкания, такого как запрессовка, трение сцепления и т.д., на поверхностях элементов 30, 30' массы. Таким образом, электроды 22, 22' снимают электрически отрицательные и положительные пьезоэлектрические заряды в качестве сигналов ускорения и отводят их электрически с элементов 30, 30' массы.

[0015] Устройство 1 для измерения ускорения имеет систему 4 предварительного напряжения, которая состоит из двух колпачков 40, 40' и втулки 41. Как показано на фиг. 2 и 3, колпачки 40, 40' имеют относительно продольной оси BB' в поперечном сечении форму чаш, а втулка 41 имеет относительно продольной оси ВВ' в поперечном сечении цилиндрическую форму. Система 4 предварительного напряжения состоит из механически жесткого материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. При знании данного изобретения специалистом в данной области техники могут быть предусмотрены также колпачки и втулка с другими формами поперечного сечения, такими как многоугольная и т.д. Колпачки 40, 40' предпочтительно являются одинаковыми частями. Втулка 41 имеет крепежный элемент 42. С помощью крепежного элемента 42 осуществляется механическое соединение с не изображенным измеряемым объектом. Механическое соединение является механическим соединением с силовым замыканием, таким как винтовое соединение и т.д.

[0016] Система 4 предварительного напряжения окружает по существу полностью сейсмическую массу 3 и пьезоэлектрическую систему 2. Соответствующий колпачок 40, 40' окружает в некоторых зонах наружную сторону сейсмической массы 3. Относительно средней точки О и продольной оси ВВ' первый колпачок 40 окружает на левой стороне в некоторых зонах первую наружную сторону сейсмической массы 3, и на правой стороне второй колпачок 40' окружает в некоторых зонах вторую наружную сторону сейсмической массы 3. Относительно средней точки О и продольной оси ВВ' втулка 41 окружает среднюю зону сейсмической массы 3. Колпачки 40, 40' и втулка 41 перекрываются в некоторых зонах. Относительно средней оси О и продольной оси ВВ' на левой стороне первый колпачок 40 перекрывает первую концевую зону втулки 41, и на правой стороне второй колпачок 40' перекрывает вторую концевую зону втулки 41. В зоне элементов 20, 20' системы колпачки 40, 40' находятся в непосредственном механическом контакте с элементами 20, 21' системы. Относительно средней точки О и продольной оси ВВ' на левой стороне первый колпачок 40 находится в механическом контакте со вторым электрически изолирующим элементом 21' первого элемента 20 системы, и на правой стороне второй колпачок 40' находится в механическом контакте со вторым электрически изолирующим элементом 21' второго элемента 20' системы. Этот механический контакт является плоским контактом через соответствующую противоположную средней точке О наружную сторону второго электрически изолирующего элемента 21'. Для достижения механического предварительного напряжения сила напряжения прикладывается плоскостно к наружным сторонам второго электрически изолирующего элемента 21'. По сравнению с уровнем техники, согласно публикации СН399021А, площадь поперечного сечения, в которую вводится сила напряжения, значительно больше. Натяжная втулка в публикации СН399021А вводит силу напряжения через кольцевой уступ с небольшой площадью поперечного сечения в сейсмическую массу. На основании существенно большей площади поперечного сечения можно, согласно изобретению, вводить, соответственно, большую силу напряжения, так что сила напряжения на 100% больше, предпочтительно на 500% больше, чем в уровне техники, согласно спецификации 8002_00_205d_07.05.

[0017] На фиг. 3 и 4 показаны в разрезе стадии способа механического предварительного напряжения пьезоэлектрической системы 2. В первой стадии способа электрическая изоляция 3 располагается относительно вертикальной оси АА' между элементами 30, 30' массы. После этого элементы 20, 20' системы располагаются относительно вертикальной оси АА' между элементами 30, 30' массы в выемках 32, 32'. В дугой стадии один конец каждого из электродов 22, 22' соединяется механически и электрически с одним элементом 30, 30' массы. Затем на сейсмическую массу 3 накладываются колпачки 40, 40' и втулка 41. При этом колпачки 40, 40' перекрывают концевые зоны втулки 41. В другой стадии способа колпачки 40, 40' предварительно механически напрягают элементы 20, 20' системы относительно элементов 30, 30' массы. В этом механически напряженном состоянии колпачки 40, 40' соединяются по материалу в концевых зонах втулки 41 с втулкой 41. Соединение с замыканием по материалу осуществляется посредством сварки, диффузионной сварки, термокомпрессионной сварки, пайки и т.д. Как показано на фиг. 4, колпачки 40, 40' механически соединяются с помощью кольцевых сварных швов 43, 43' с втулкой 41. Сварные швы 43, 43' хорошо доступны для соединительного инструмента и поэтому просты в изготовлении. Сварные швы 43, 43' выполнены также на радиальных концах чашеобразных колпачков 40, 40', и имеют тем самым сравнительно большой радиус, за счет чего уменьшаются напряжения сварки.

[0018] Пьезоэлектрическая система 2, сейсмическая масса 3 и система 4 предварительного напряжения образуют пьезоэлектрическую приемную группу 10. Пьезоэлектрическая приемная группа 10 обеспечивает возможность электрического и механического тестирования и хранения перед монтажом в корпусе 5.

[0019] На фиг. 7 показан разрез вдоль горизонтальной оси СС' части варианта выполнения устройства 1 для измерения ускорения, согласно фиг. 1 и 2. На фиг. 8 и 9 она показана в изометрической проекции. Пьезоэлектрическая приемная группа 10 монтируется в корпусе 5. Для этого на первой стадии способа пьезоэлектрическая приемная группа 10 устанавливается в корпус 5 и соединяется по материалу в зоне втулки 41 с нижним относительно средней точки О дном корпуса 5. Соединение с замыканием по материалу осуществляется посредством сварки, диффузионной сварки, термокомпрессионной сварки, пайки и т.д. На другой стадии способа устанавливается крышка 6 на верхний относительно средней точки О край корпуса 5 и соединяется с замыканием по материалу с корпусом 5. Это соединение с замыканием по материалу также осуществляется посредством сварки, диффузионной сварки, термокомпрессионной сварки, пайки и т.д.

[0020] Относительно средней точки О на стороне конца на горизонтальной оси СС' корпус 5 имеет отверстие 50. Через отверстие 50 обеспечивается доступ к элементам 30, 30' массы снаружи корпуса 5. В другой стадии способа электрические контактные элементы 7, 7' электрически и механически соединяются с элементами 30, 30' массы. Электрические контактные элементы 7, 7' выполнены цилиндрическими и состоят из электрически проводящего материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. Электрическое и механическое соединение осуществляется посредством замыкания по материалу, такого как сварка, диффузионная сварка, термокомпрессионная сварка, пайка и т.д. В показанном на фиг. 7 и 8 варианте выполнения, электрические контактные элементы 7, 7' являются короткими проводами, которые проходят от поверхности элементов 30, 30' массы в зону отверстия 50. Короткие провода имеют то преимущество, что они очень хорошо выдерживают механические нагрузки при использовании и тем самым имеют длительный срок службы и дополнительно низкую стоимость.

[0021] Устройство 1 для измерения ускорения предназначено для электрического соединения через сигнальный кабель 8 с не изображенным блоком обработки. В блоке обработки сигналы ускорения могут электрически усиливаться и оцениваться. Сигнальный кабель 8 имеет оболочку сигнального кабеля и два электрических сигнальных проводника 80, 80'. Оболочка сигнального кабеля защищает электрические сигнальные проводники 80, 80' от вредных влияний окружения, таких как загрязнения (пыль, влага и т.д.). Оболочка сигнального кабеля может иметь коаксиальный электромагнитный экран и защищать сигнальные проводники от электрических и электромагнитных помех в виде электромагнитного излучения. Электрические сигнальные проводники 80, 80' состоят из электрически проводящего материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа и т.д. Передние относительно средней точки О концы электрических проводников 80, 80' электрически и механически соединяются с электрическими контактными элементами 7, 7'. Возможны любые электрические и механические соединения, такие как с замыканием по материалу, с геометрическим замыканием и с силовым замыканием. Таким образом, электрические сигнальные проводники 80, 80' электрически и механически опосредованно соединены с элементами 30, 30' массы. Сигналы ускорения электрически отводятся с элементов 30, 30' массы опосредованно через электрические контактные элементы 7, 7' в электрические сигнальные проводники 80, 80'. При знании данного изобретения специалист в данной области техники может выполнять электрические контактные элементы и электрические сигнальные проводники также в виде единого целого, и электрически и механически соединять электрические сигнальные проводники непосредственно с элементами массы. В этом случае сигналы ускорения будут электрически сниматься с элементов массы непосредственно на электрические сигнальные проводники.

[0022] Устройство 1 для измерения ускорения имеет защитную втулку 9. Защитная втулка 9 имеет форму полого цилиндра и состоит из механически стойкого материала, такого как чистые металлы, сплавы никеля, сплавы кобальта, сплавы железа, пластмасса, керамика и т.д. На дальнейшей стадии способа с помощью защитной втулки 9 уплотняется отверстие 50, и разгружается на растяжение сигнальный кабель 8. Для этого защитная втулка 9, как показано на фиг. 8 и 9, надвигается на сигнальный кабель 8. После выполнения электрического и механического соединения электрических сигнальных проводников с электрическими контактными элементами 7, 7', защитная втулка 9 придвигается к корпусу 5, как обозначено стрелкой на фиг. 9. Защитная втулка имеет тарелку 90 и трубку 91. Тарелка 90 и трубка 91 выполнены в виде единого целого. Диаметр тарелки 90 выбран так, что тарелка 90 может полностью закрывать отверстие 50. Затем радиально наружный край тарелки 90 механически соединяется с корпусом 5. Механическое соединение осуществляется посредством замыкания по материалу, такого как сварка, диффузионная сварка, термокомпрессионная сварка, пайка и т.д. Механическое соединение уплотняет отверстие 50 непроницаемо для газа. Диаметр трубки 91 также выбран так, что он немного больше наружного диаметра оболочки сигнального кабеля. Затем трубка 91 и оболочка сигнального кабеля механически соединяются друг с другом. Механическое соединение осуществляется посредством замыкания по материалу, такого как склеивание, пайка и т.д., или посредством силового замыкания, такого как обжимание, зажимание и т.д. Механическое соединение обеспечивает разгрузку на растяжение электрического и механического соединения электрических сигнальных проводников с электрическими контактными элементами 7, 7'.

[0023] Составляющие части устройства 1 для измерения ускорения выполнены для рабочей температуры от -70°С до +700°С. Поэтому в качестве материала для корпуса 5, крышки 6, элементов 30, 30' массы, электродов 22, 22', системы 4 предварительного напряжения предпочтительно применяются никелевые сплавы с номерами материала 2.4969 или 2.4632.

Перечень позиций

AA' вертикальная ось

BB' Продольная ось

CC' Горизонтальная ось

О Средняя точка

1 Устройство для измерения ускорения

2 Пьезоэлектрическая система

3 Сейсмическая масса

4 Система предварительного напряжения

5 Корпус

6 Крышка

7,7' Электрический контактный элемент

8 Сигнальный кабель

9 Защитная втулка

10 Пьезоэлектрическая приемная группа

20,20' Элемент системы

21,21' Электрически изолирующий элемент

22,22' Электрод

23,23',23ʺ Пьезоэлектрический элемент

24,24' Конец электрода

30,30' Элемент массы

31 Электрическая изоляция

32,32' Выемка

40,40' Колпачок

41 Втулка

42 Крепежный элемент

43,43' Сварной шов

50 Отверстие

80,80' Электрический сигнальный проводник

90 Тарелка

91 Трубка

1. Устройство (1) для измерения ускорения, содержащее пьезоэлектрическую систему (2), сейсмическую массу (3) и систему (4) предварительного напряжения; при ускорении сейсмическая масса (3) прикладывает к пьезоэлектрической системе (2) пропорциональную ее ускорению силу, которая создает в пьезоэлектрической системе (2) пьезоэлектрические заряды, и эти пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы в качестве сигналов ускорения, отличающееся тем, что сейсмическая масса (3) имеет два элемента (30, 30') массы; положительные пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы с первого элемента (30) массы в качестве сигналов ускорения; и отрицательные пьезоэлектрические заряды электрически снимаемы со второго элемента (30') массы в качестве сигналов ускорения.

2. Устройство (1) для измерения ускорения по п. 1, отличающееся тем, что элементы (30, 30') массы электрически изолированы друг от друга с помощью электрической изоляции (31).

3. Устройство (1) для измерения ускорения по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что пьезоэлектрическая система (2) имеет два элемента (20, 20') системы.

4. Устройство (1) для измерения ускорения по п. 3, отличающееся тем, что каждый элемент (20, 20') системы имеет несколько пьезоэлектрических элементов (23, 23', 23ʺ) и несколько электрически изолирующих элементов (21, 21'); и пьезоэлектрические элементы (23, 23', 23ʺ) расположены между электрическими изолирующими элементами (21, 21').

5. Устройство (1) для измерения ускорения по любому из пп. 3 или 4, отличающееся тем, что каждый элемент (20, 20') системы имеет положительный электрод (22) и отрицательный электрод (22'); положительный электрод (22) принимает положительные пьезоэлектрические заряды; отрицательный электрод (22') принимает отрицательные пьезоэлектрические заряды; положительный электрод (22) электрически и механически соединен с первым элементом (30) массы; и отрицательный электрод (22') электрически и механически соединен со вторым элементом (30') массы.

6. Устройство (1) для измерения ускорения по п. 5, отличающееся тем, что каждый электрод (22, 22') имеет конец (24, 24'); и каждый электрод (22, 22') электрически и механически соединен через свой конец (24, 24') с элементом (30, 30') массы.

7. Устройство (1) для измерения ускорения по любому из пп. 5 или 6, отличающееся тем, что каждый электрод (22, 22') имеет несколько электродных поверхностей, которые через шарниры механически соединены друг с другом; и электроды (22, 22') с помощью электродных поверхностей собирают пьезоэлектрические заряды с нескольких пьезоэлектрических элементов (23, 23', 23ʺ).

8. Устройство (1) для измерения ускорения по любому из пп. 3-7, отличающееся тем, что элементы (20, 20') системы расположены в выемках (32, 32') элементов (30, 30') массы.

9. Устройство (1) для измерения ускорения по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что устройство (1) для измерения ускорения имеет корпус (5) с отверстием (50); и элементы (30, 30') массы соединены электрически и механически через отверстие (50) с сигнальным кабелем (8).

10. Устройство (1) для измерения ускорения по п. 9, отличающееся тем, что сигнальный кабель (8) имеет два электрических сигнальных проводника (80, 80'); электрические сигнальные проводники (80, 80') электрически и механически соединены непосредственно или опосредованно с элементами (30, 30') массы; и электрические сигнальные проводники (80, 80') электрически отводят сигналы ускорения с элементов (30, 30') массы.

11. Способ изготовления устройства (1) для измерения ускорения по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что элементы (20, 20') системы располагаются между элементами (30, 30') массы; и электроды (22, 22') элементов (20, 20') системы электрически соединяются с элементами (30, 30') массы.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что несколько пьезоэлектрических элементов (23, 23', 23ʺ) и несколько электрически изолирующих элементов (21, 21') штабелируются с образованием элемента (20, 20') системы; в каждом элементе (20, 20') системы пьезоэлектрические элементы (23, 23', 23ʺ) располагаются между электрически изолирующими элементами (21, 21'); и в каждом элементе (20, 20') системы располагаются два электрода (22, 22') с несколькими электродными поверхностями на поверхностях пьезоэлектрических элементов (23, 23', 23ʺ).

13. Способ по любому из пп. 11 или 12, отличающийся тем, что корпус (5) устройства (1) для измерения ускорения имеет отверстие (50), и элементы (30, 30') массы электрически и механически соединяются через отверстие (50) с сигнальным кабелем (8).

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что сигнальный кабель (8) имеет два электрических сигнальных проводника (80, 80'), и электрические сигнальные проводники (80, 80') электрически и механически соединяются непосредственно или опосредованно с элементами (30, 30') массы.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине, а именно к пульсоксиметру, использующему акселерометр для обнаружения пульса субъекта. Пульсометр для обнаружения пульса субъекта в соответствии со способом, содержит: основу, причем основа выполнена с возможностью расположения соответствующих вертикальных осей (ZR) и (ZL) акселерометров (41R) и (41L) перпендикулярно поверхности тела субъекта и расположения соответствующих продольных осей (XR) и (XL) и соответствующих поперечных осей (YR) и (YL) акселерометров (41R) и (41L) параллельно поверхности тела субъекта, многоосевые акселерометры (41R, 41L), прикрепленные к основе для генерирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов, отражающих измерение акселерометрами физиологического движения субъекта, создаваемого системой кровообращения, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения для генерирования сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, отражающих измерение акселерометрами (41R, 41L) постороннего движения субъекта, характеризующего движение тела или части тела субъекта, возникающее вследствие приложения силы, источник которой является посторонним по отношению к телу, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения, причем основа содержит носовой зажим, выполненный с возможностью установки акселерометров (41R, 41L) на носу субъекта, причем носовой зажим дополнительно включает поворотный носовой зажим, конструктивно выполненный с возможностью прикрепления акселерометров (41R, 41L) к правой и левой сторонам переносицы субъекта, посредством чего расположенная ниже носовая кость жестко поддерживает угловую ориентацию акселерометров (41R, 41L) относительно друг друга и относительно носа; и детектор пульса, функционально соединенный с многоосевыми акселерометрами (41R, 41L) для генерирования сигнала (PS) пульса как функции вертикальной ориентации осей (42R, 42L) измерения ускорения посредством суммирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов и удаления сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, с возможностью использования векторов ускорения силы тяжести по осям (42R) и (42L) XYZ для определения угла между акселерометрами (41R) и (41L) или относительно отдельных базовых осей.

Изобретение относится к интегральным измерительным элементам величин угловой скорости и линейного ускорения. Сущность изобретения заключается в том, что интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр дополнительно содержит восемь дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, шесть дополнительных подвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, два подвижных электрода электростатических приводов, восемь неподвижных электродов электростатических приводов, двенадцать дополнительных опор, шестнадцать П-образных систем упругих балок, четыре Г-образные системы упругих балок, дополнительную инерционную массу, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно полупроводниковой подложки.

Изобретение относится к способам изготовления устройств для измерений сейсмического или акустического сигналов. Техническим результатом является повышение жесткости конструкции преобразующего элемента и его неподвижности относительно корпуса.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсмической съемки. Описано устройство для сейсмической съемки, содержащее корпус, ускоряемую массу, по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения ускоряемой массы относительно корпуса, электронную схему, соединенную с упомянутым по меньшей мере одним датчиком и выполненную с возможностью получения и обработки выходного сигнала этого датчика, и источник питания, выполненный с возможностью подачи электрической энергии в электронную схему и представляющий собой составную часть ускоряемой массы.

Изобретение относится к области измерительной и микросистемной техники, а именно к интегральным измерительным элементам величин ускорения. Акселерометр содержит полуизолирующую подложку, основание неподвижного электрода, основание электростатического актюатора, якорную область подвижного электрода, технологический слой в области неподвижного электрода, технологический слой в области электростатического актюатора, упругий подвес, контактную область неподвижного электрода, контактную область электростатического актюатора, контактную область подвижного электрода, инерционную массу, неподвижный электрод, неподвижный электрод электростатического актюатора, контакт к подвижному электроду, подвижный электрод электростатического актюатора, подвижный электрод.

Изобретения относятся к измерительной технике объективного контроля мастерства спортсменов и могут быть использованы в различных видах спорта, например футболе. Предложены способ и устройство для реализации воспроизведения эталонного удара по мячу в футболе с конкретной точки поля по ускорению пробивающей по мячу ноги, фиксируемого с помощью датчика ускорения, установленного на голеностопе.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости и температуры раскаленных газовых потоков, включая пламена.

Группа изобретений относится к датчику с электростатическим маятниковым акселерометром и к способу управления таким датчиком. Акселерометрический датчик содержит по меньшей мере один электростатический маятниковый акселерометр, имеющий первый и второй неподвижные электроды, закрепленные на корпусе и соединенные со схемой возбуждения, и третий электрод, установленный на маятнике, соединенном с корпусом, с возможностью перемещения и связанный с детекторной схемой.

Изобретение относится к области микросистемной техники, в частности к приборам для измерения величины линейного ускорения. Интегральный датчик ускорения содержит выполненные из полупроводникового материала за одно целое опорную рамку и закрепленную на одном из ее плеч с помощью упругих консольных элементов с тензорезистивными преобразователями деформации инерционную массу, при этом датчик дополнительно содержит пару упругих торсионных элементов, расположенных на противоположных плечах опорной рамки перпендикулярно упругим консольным элементам и соединенных с инерционной массой, при этом тензорезистивные преобразователи деформации выполнены на основе кремниевых нанонитей, оснащенных измерительными электродами.

Способ обеспечения линейности масштабного коэффициента маятникового акселерометра компенсационного типа относится к измерительной технике. Способ основан на использовании цифровой обратной связи, реализуемой микроконтроллером, в котором программным способом реализован ШИМ; ШИМ формирует последовательность рабочих импульсов, длительность которых равна τраб(n⋅T0), а таймер микроконтроллера формирует два равных по величине вспомогательных импульса длительностью τвсп и две равные по величине паузы длительностью τпауз.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения параметров ударных и вибрационных ускорений. Сущность изобретения заключается в том, что пьезоэлектрический датчик содержит корпус, опору, при этом в месте закрепления опоры формируется механический фильтр из эластичного электропроводящего материала, толщина которого определяется нормированным размером частиц, входящих в состав клея, кроме того, пьезоэлемент выполнен из сегнетожесткой пьезокерамики на основе ЦТС (цирконат титанат свинца) с пористостью 15-60%, а инерционный элемент выполнен из вольфрама или вольфрамового сплава, при этом пьезоэлемент и инерционный элемент закреплены при помощи эластичного электропроводящего клеевого слоя, также в основании корпуса, во внутренней полости, выполнен кольцевой антидеформационный вырез.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к пьезотехнике. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезоэлектрического элемента, закрепленного внутри корпуса, один вывод которого заземлен, и предусилителя.

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использована для восстановления эксплуатационной работоспособности пьезоэлектрического преобразователя пространственной вибрации с возможно возникшей неисправностью одного из его измерительных каналов.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсмической съемки. Описано устройство для сейсмической съемки, содержащее корпус, ускоряемую массу, по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения ускоряемой массы относительно корпуса, электронную схему, соединенную с упомянутым по меньшей мере одним датчиком и выполненную с возможностью получения и обработки выходного сигнала этого датчика, и источник питания, выполненный с возможностью подачи электрической энергии в электронную схему и представляющий собой составную часть ускоряемой массы.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсмической съемки. Описано устройство для сейсмической съемки, содержащее корпус, ускоряемую массу, по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения ускоряемой массы относительно корпуса, электронную схему, соединенную с упомянутым по меньшей мере одним датчиком и выполненную с возможностью получения и обработки выходного сигнала этого датчика, и источник питания, выполненный с возможностью подачи электрической энергии в электронную схему и представляющий собой составную часть ускоряемой массы.

Изобретение относится к метрологии. Способ контроля вибрации многокомпонентным датчиком содержит этапы, на которых выходные сигналы сенсора пропускают через согласующие усилители и получают на их выходах вектор сигналов, который умножают на матрицу корректирующих коэффициентов, элементы которой равны элементам матрицы, обратной матрице коэффициентов чувствительности многокомпонентного датчика, получаемый вектор используют для измерения ортогональных составляющих вибрации в виде оценок уровня, а результаты измерения выводят на блок регистрации.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерений механической силы и связанных с ней величин: момента силы, давления, массы, деформаций, линейных и угловых ускорений.

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для изготовления датчиков, работающих на принципе перемещения инерционной массы при изменении величины ускорения перемещающихся объектов.

Изобретение относится к области измерительной техники для измерений линейного ускорения. Датчик линейных ускорений содержит основание, рамочный корпус, внутри которого размещены инерционный груз, соединенный через упругий подвес с рамочным корпусом, балочный резонатор, соединенный с одной стороны с инерционным грузом, а с другой стороны с рамочным корпусом, систему возбуждения и съема сигнала, состоящую из электромагнитов возбуждения и съема колебаний и расположенную на основании.

Группа изобретений относится к датчику, используемому для обнаружения ускорения, давления или, в целом, любой физической величины, изменение которой может привести к перемещению подвижного тела относительно корпуса.

Группа изобретений относится к устройству для измерения ускорения. Устройство для измерения ускорения содержит пьезоэлектрическую систему, сейсмическую массу и систему предварительного напряжения, при этом сейсмическая масса имеет два элемента массы, положительные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются с первого элемента массы в качестве сигналов ускорения, отрицательные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются со второго элемента массы в качестве сигналов ускорения. Технический результат – упрощение конструкции устройства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Наверх