3.4. Типовые конструкции акселерометров.

Пьезоэлектрические акселерометры, как правило, сконструированы с учетом трех вариантов, показанных на рисунках 2.5 и 2.6. Эти варианты принципиально отличаются друг от друга видом деформации используемых пьезоэлеме-нтов, т.е. деформацией под действием силы сжатия или срезывающей силы. Конструкция акселерометров, пьезоэлементы которых работают под действием срезывающей силы, показана на рисунке 2.5, а на рисунке 2.6 показана конструкция акселерометров, в которых на пьезоэлементы действует сила сжатия.

Конструкция с тремя пьезоэлементами, работающими под действием срезывающей силы. Акселерометры, обладающие этой уникальной конструкцией фирмы, содержат три плоских пьезоэлемента, закрепленных между расположенной в центре опорной стойкой треугольного сечения и тремя сейсмическими массами, прижатыми пружинным стяжным кольцом (см. рисунок 2.5). Поскольку стяжное кольцо действует на массы и пьезоэлементы большой радиальной силой и поскольку все детали тщательно обработаны и доведены, в соответствующих акселерометрах вообще не используются ни крепежные винты, ни промежуточные клейкие слои. Отсутствие крепежных приспособлений способствует достижению оптимальной эксплуатационной характеристики и долговременной стабильности параметров акселерометров. В качестве электродов, на которых имеется отдаваемый пьезоэлементами электрический заряд, служат стяжное кольцо и металлический корпус упомянутых акселерометров.

Рисунок 2.5. Конструкции акселерометров с работающими под действием срезывающей силы пьезоэлементами. Слева показан акселерометр с плоскими пьезоэлементами, а справа акселерометр фабричной марки Delta Shear. M - сейсмическая масса, Р - пьезоэлемент, R - стяжное кольцо. В - основание

Акселерометры фабричной марки Delta Shear отличаются большим отношением чувствительности к собственной массе, относительно большим значением резонансной частоты и малой чувствительностью к деформациям основания и к быстрым изменениям температуры. Присущая акселерометрам фабричной марки Delta Shear оптимальная эксплуатационная характеристика способствует их широкому применению в качестве как универсальных вибродатчиков, так и вибродатчиков специального назначения.

Конструкция с плоскими пьезоэлементами, работающими под действием срезывающей силы. Соответствующие акселерометры содержат два плоских пьезоэлемента, закрепленных между расположенной в центре опорной стойкой и двумя сейсмическими массами, прижатыми пружинным стяжным кольцом. Эта конструкция, показанная на рисунке 2.5, аналогична конструкции акселерометров фабричной марки Delta Shear. Поскольку основание и пьезоэлементы эффективно изолированы друг относительно друга, обладающие описанной конструкцией акселерометры отличаются малой чувствительностью к деформациям основания и к флуктуациям температуры.

Рисунок 2.6. Традиционная конструкция акселерометра с работающими под действием силы сжатия пьезоэлементами. М - сейсмическая масса, Р -пьезоэлемент, В - основание, S – пружина.

Конструкция с пьезоэлементами, закрепленными в центре и работающими под действием силы сжатия. Акселерометры этой традиционной конструкции отличаются прочностью, надежностью и относительно большим отношением чувствительности к собственной массе. Сейсмическая масса, пружина и пьезоэлементы этих акселерометров установлены на цилиндрической опорной стойке, расположенной в центре и закрепленной на прочном основании общего корпуса. Поскольку основание и опорная стойка по существу образуют упругий элемент, соединенный параллельно с пьезоэлементами, обусловливаемые изгибом и/или изменениями температуры динамические деформации основания передаются на пьезоэлементы и приводят к созданию паразитного электрического заряда. Даже массивные и прочные основания соответствующих акселерометров не исключают нежелательные и сказывающиеся на выходном электрическом сигнале влияния изгибающих и растягивающих сил. Следовательно, описываемые акселерометры более чувствительны к деформациям основания и к быстрым изменениям температуры, чем акселерометры с описанной выше и основанной на применении работающих под действием срезывающей силы пьезоэлементов конструкцией.