Главная страница  Принципы преобразования 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

присущей ей инерции, в то время как тело преобразователя движется. В результате изменяется положение шкалы относительно стрелки, индицирующей значение ускорения.

Большинство преобразователей не столь просты, как рассмотренные выше, хотя используются и такие. Основным недостатком этого преобразователя является то, что он Б состоянии производить измерение ускорения только в направлении оси, вдоль которой размещены пружина, масса и шкала. На практике же довольно часто сущест-

Сейсмическая теса

i Стрелка


Корпус Пружина

""ка/га

ттттт

ТТТТТ)

Ускорение

Рис. 5.10. Принцип действия акселерометра

вуют ускорения, действующие более чем по одной оси, и поэтому необходимы преобразователи, способные производить измерения в двух (двухосевые) или трех (трех-осевые) направлениях.

Серьезной проблемой здесь является затухание. Если ускорение прикладывается к акселерометру простейшей конструкции, то оно может рассматриваться как ступенчатое возмущение. При этом масса будет колебаться вокруг своего конечного положения, а колебания будут обусловливать задержку измерений во времени. Однако если использовать определенное значение затухания, то удается получить довольно точные отсчеты результатов за достаточно короткий период времени. Но здесь возникает проблема измерительных преобразователей второго порядка, поскольку такие акселерометры описываются математически дифференциальным уравнением второго порядка в форме

о=--Ь-2Ь(а„---\-а>1х.

dt dt

Более подробное объяснение работы таких измерительных преобразователей приведено в гл, 3.



Демпфирование колебаний осуществляется во многих типах акселерометров путем помещения их механизмов в кожух и наполнения его минеральным маслом. Другие методы демпфирования связаны с применением наполненных маслом буферов, электромагнитных или простых воздушных демпферов.

Хотя в различных типах приборов используются все упомянутые принципы преобразования, наиболее распространенными среди них являются тензометрический и пьезоэлектрический.

Тензомегричеркие акселерометры

Если ускорение действует на подпружиненную массу и вызывает ее перемещение, приводящее к изменению размеров одного или нескольких тензометров, то изменение сопротивления этих преобразователей вследствие напряжения будет отображать ускорение.

В акселерометрах могут использоваться все типы тен-зометрических преобразователей. Автор адресует читателя к началу главы, где в разделе об измерениях деформации и механического напряжения подробно обсуждаются вопросы применения тензометров в измерительных приборах.

Пьезоэлектрические преобразователи

Сейсмическая масса пьезоэлектрического преобразователя действует на пьезоэлектрический кристалл таким образом, что прикладываемое ускорение вызывает его растяжение или сжатие и изменение электрического заряда на нем. Типичная конструкция такого акселерометра показана на рис. 5.11. Круглый кристаллический элемент соединяется с корпусом преобразователя изолированным болтом и шайбами вместе с сейсмической массой. Электрические соединения кристалла выполнены с помощью металлических проводов. Следует заметить, что в этой конструкции не требуется отдельной пружины, так как болт обеспечивает предварительный натяг «Огвствительного элемента.

Другой способ установки пьезоэлектрического элемента (рис. 5.12) предусматривает наличие центрального стержня, который проходит через него и выполняет роль сейсмической массы. В этой конструкции сам чувстви-



тельный элемент является «пружиной». Преимущество пьезоэлектрического акселерометра по сравнению с другими типами аналогичных преобразователей заключается Б том, что малая масса прибора обеспечивается за счет исключения мoнтaжнJIx элементов для крепления чувствительного элемента. С другой стороны, система, изображенная на рис. 5.П, должна быть достаточно прочной и тяжелой, чтобы исключить влияние корпуса прибора на чувствительный элемент через нагруженный болт.

Рис. 5.11. Один из способов , установки пьезоэлектрических

кристаллических элементов ка

акселерометре


Кристсиличести элемент

Сейсщчесш масса

Корпус

WaSScc

золирующй бот

Металтчесте слои

ЦентрашиЗ стержень

Кристаллический элемент

Рис, 5.12. Другой способ установки пьезоэлектрического кристаллического элемента иа акселерометре

Высокое выходное сопротивление пьезоэлектрических кристаллических элементов делает их весьма чувствительными к характеристикам соединительных проводов. По этой причине пьезоэлектрические акселерометры выполняются с интегральными усилителями, которые действуют как преобразователи сопротивления.

Сила, масса

Преобразователи, спроектированные для измерения силы, очень часто используются при взвешивании, поэтому их иногда называют динамометрами. Независимо от того, измеряется ли непосредственно сила или сила, обу«




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [ 24 ] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

0.0164