Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Часть 2. Дивин А.Г - 95 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

94
Принцип действия основан на использовании прямого пьезоэф-
фекта. При движении инерционного элемента массой m с ускорением a
возникает сила
maF
=
, которая приложена к пьезоэлементу, на гра-
нях которого возникает ЭДС, подаваемая через электрические выводы
на вторичный прибор.
К наиболее существенным недостаткам рассмотренных пьезоак-
селерометров, построенных на использовании прямого пьезоэффекта,
следует отнести:
• невозможность измерять ускорения с нуля;
• относительно малое соотношение полезного сигнала к шумам
и помехам;
• заметная чувствительность к поперечным компонентам виб-
рации;
• изменение чувствительности пьезоматериалов при изменении
температуры (так, при использовании керамики ШТС в диапазоне
температур до 40...60 °С погрешность допускается равной ±5%. Обес-
печение погрешности до ±2% в диапазоне 400...450 °С возможно толь-
ко при использовании кварца).
Описанный метод применяется в виброметрии, где действующие
на кристалл силы изменяются сравнительно с большой частотой. Для
измерения же медленно меняющихся ускорений этот метод мало при-
годен: электрические заряды с поверхности кварца стекают через ко-
нечное сопротивление измерительной аппаратуры, что приводит к
значительным погрешностям.
Виброакселерометры на базе пьезоэлектрических преобразовате-
лей имеют достаточно высокую чувствительность, простую конструк-
цию и низкую стоимость. Однако в обычном исполнении их применя-
ют только для измерения высокочастотных параметров движения.
Сложилось мнение о невозможности измерения постоянных или мед-
ленно изменяющихся ускорений с помощью пьезопреобразователей,
как чувствительных элементов акселерометров.
Однако было установлено, что если к пластинке, вырезанной
определённым образом из кристалла кварца, приложить переменное
электрическое поле, то пластинка вследствие обратного пьезоэффекта
начнёт колебаться с частотой этого поля. Амплитуда колебаний в об-
щем случае мала, но если частота возбуждающего поля совпадает с
одной из собственных частот механических колебании пластинки, то
амплитуда резко возрастает. Оказалось, что будучи включённой в
электрическую цепь переменного тока, такая пластина ведёт себя по-
добно электрическому колебательному контуру, только с очень боль-
шой добротностью (отношение реактивной энергии в контуре к энер-

Страницы