Указанные меры позволяют значительно повысить установочный резонанс и приблизить его к частоте собственных колебаний акселерометра. Так, например, для пьезоэлектрических ИП типа 1ПА-6, обеспечивающих плотное резьбовое соединение с объектом, разница между установочным резонансом и собственной частотой составляет 25%.
Диапазон частот пьезоэлектрических ИП можно расширить также путем коррекции (с помощью корректирующих цепей) амплитудно-частот-ной характеристики ИП или усилительного канала.
Относительный коэффициент поперечного преобразования (КПП) является важной метрологической характеристикой пьезоэлектрических ИП. Значение коэффициента поперечного преобразования наиболее распространенных ИП с пьезоэлементом, работающим на растяжение-сжатие, зависит от многих факторов, поэтому создание ИП с малой поперечной чувствительностью — не простая задача.
Коэффициент поперечного преобразования можно уменьшить следующими способами:
1) применением ИП правильной геометрической формы, с однородным составом по механическим и электрическим свойствам;
2) использованием нескольких пьезоэлементов в чувствительном элементе, что позволяет усреднить механическую и электрическую неоднородности отдельных пьезоэлементов;
3) совмещением центра тяжестиинерционного элемента со средней плоскостью пьезоэлемента;
4) созданием конструкций ИП, в которых сохраняется электрическая симметрия чувствительного элемента при изготовлении и эксплуатации.
Для отдельных образцов ИП значения коэффициента поперечного преобразования равны 1%, однако для большинства такого типа ИП коэффициент поперечного преобразования составляет >4—5%. Малые значения коэффициента поперечного преобразования можно получить для ИП с пьезоэлементом, работающим на изгиб и на сдвиг. Так, коэффициент поперечного преобразования для ИП типа 1ПА-10В равно 1%.
Температурный диапазон ИП можно расширить за счет использования кварца или температуростойкой пьезокерамики и компенсации погрешности от температуры с помощью температурно-зависимых элементов (конденсатора, резистора). Таким путем в определенном температурном диапазоне можно добиться отсутствия зависимости коэффициент поперечного преобразования от температуры.
Температурный диапазон ИП можно расширить также, применив воздушное или водяное охлаждение (например, в акселерометрах фирмы «Брюль и Къер») или с помощью охлаждаемого переходника.
Известны температуростойкие пьезоэлектрические ИП отечественных и зарубежных моделей фирм «Брюль и Къер» (Дания), «Эндевко» и «Кистлер» (США).
Преобразователи типа 1ПА-6Т и ИДК работают без охлаждения при t=200°С; типа 1ПА-8, 2ПА-3, 2ПА-4 - при t = 150°С. Некоторые ИП фирмы «Брюль и Къер» работают при t = 400°С. Пьезоэлектрические ИП фирмы «Эндевко» работают при t = 760°С. В них применен новый высокотемпературный пьезоэлемент (Р-15).
Температурную стабильность пьезоэлектрических ИП повышают искусственным старением пьезоэлементов путем их нагрева или механического и электрического нагружения, а также применением температуростойких клеев и материалов.
Величину затухания в ИП увеличивают как для расширения амплитудно-частотной характеристики последнего, так и для уменьшения влияния на выходной сигнал ИП его резонансных колебаний при воздействии на него ударных ускорений.
В преобразователях, работающих в режиме растяжения-сжатия пьезоэлемента, этого достигают, применяя пьезокерамику с малой добротностью. а также помещая между пьезоэлементом и основанием различные прокладки из материалов с большим внутренним трением. Однако этим методом, а также путем использования демпфирующей жидкости невозможно существенно увеличить затухание.
Важным обстоятельством, затрудняющим широкое применение этого метода демпфирования, является отсутствие температуростойких пластмасс с большим внутренним трением и температуростойких демпфирующих жидкостей.
В преобразователях с чувствительным элементом, работающим на изгиб, для увеличения затухания пьезоэлемент приклеивают к пластине из материала с большим внутренним трением.
Для демпфирования ИП применяют метод, основанный на использовании дополнительного пьезоэлемента, возбуждаемого выходным сигналом акселерометра через цепь обратной связи.
На используемые в промышленных условиях ИП часто воздействуют различные электрические и магнитные поля, акустические шумы, механические деформации и другое
Пьезоэлектрические ИП малочувствительны к различным помехам электрического, акустического и механического происхождения, но в ряде случаев, особенно при исследовании малых вибраций, влияние той или иной помехи является существенным.
Иногда между объектом, на котором закреплен преобразователь, и местом заземления вторичного прибора существует достаточно большая разность потенциалов. В случае применения преобразователей с токоведущими элементами, электрически связанными с корпусом, на входе измерительного прибора, с которым соединен преобразователь, появится значительная величина паразитной наводки (равная этой разности потенциалов).
На рис. 18, а, б представлены эквивалентные электрические схемы преобразователей с неизолированным (выход несимметричный) и с изолиро
ванным от объекта токоведущим выводом (выход симметричный).
Подавляющее большинство моделей отечественных пьезоэлектрических виброиэмеригельных преобразователей изготовляют с неизолированными от корпуса токоведущими элементами.
Рис. 18. Эквивалентные электрические схемы преобраэователей с неиэолированным (а) и изолированным (б) от объекта выводом
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
