Компенсация деформационной чувствительности пьезоэлектрического датчика виброускорения / Compensation for the deformation sensitivity of the piezoelectric vibration acceleration sensor

Панич А.Е. / Yanchich, V. V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Янчич Вл.В. / Panich, A. E.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Панич А.Е., Янчич Вл.В. Компенсация деформационной чувствительности пьезоэлектрического датчика виброускорения // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 1(31). С. 42–46. DOI: 10.25210/jfop-1901-042046
Yanchich, V. V., Panich, A. E. Compensation for the deformation sensitivity of the piezoelectric vibration acceleration sensor // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 1(31). P. 42–46. DOI: 10.25210/jfop-1901-042046


Аннотация: Проведено математическое моделирование процессов, происходящих в пьезоэлектрическом преобразователе датчика виброускорения (акселерометра) при воздействии на него деформаций со стороны контролируемого объекта. Установлен характер распределения и дана количественная оценка механических напряжений и электрических полей в преобразователе. Предложен эффективный способ компенсации деформационной чувствительности пьезоэлектрических датчиков. Приведены электрические схемы датчиков с компенсацией по электрическому заряду и напряжению. Рассмотрена запатентованная конструкция пьезоэлектрического акселерометра. Экспериментально подтверждено уменьшение чувствительности к деформации до 60 раз без ухудшения других технических характеристик акселерометра.
Abstract: Mathematical modeling has been conducted to study the processes occurring in the piezoelectric transducer of the vibration acceleration sensor (accelerometer) under deformations caused by the object being tested. The nature of the distribution has been established and a quantitative estimate of the strains and electric fields in the converter has been given. An effective method for compensating the deformation sensitivity of piezoelectric sensors has been proposed. The electrical circuits of the sensors with electrical charge and voltage compensation have been described. The patented structure of the piezoelectric accelerometer has been considered. It has been experimentally confirmed that the sensitivity to deformation can be reduced up to 60 times without degrading other technical characteristics of the accelerometer.
Ключевые слова: пьезоэлектрический элемент, деформация, механическое напряжение, электрическое поле, поляризация, компенсация сигнала помехи, piezoelectric accelerometer, piezoelectric element, deformation, strain, electric field, polarization, пьезоэлектрический элемент


Литература / References
  1. Серридж М., Лихт Т.Р. Справочник по пьезоэлектрическим акселерометрам и предусилителям. Перевод с англ. Нерум, Дания: Брюль и Къер, 1987. 201 с.
  2. Кирпичев А.А. Повышение эффективности диагностики с использованием пьезоэлектрических и вихретоковых преобразователей: дис. канд. техн. наук. М.: Моск. гос. академия приборостроения и информатики, 2006. 143 с.
  3. Янчич Вл. В., Митько В. Н. Исследование механических напряжений и электрических полей в пьезоэлектрическом преобразователе акселерометра методом конечных элементов // Сб. тез. VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». Ростов н/Д: ЮФУ. 2012. С. 50-54.
  4. Патент РФ № 2627571 C1 G01P1509. Пьезоэлектрический акселерометр / В.В. Янчич, А.Е. Панич. Опубл. 08.08.2017. Бюлл. № 22.
  5. Янчич В. В., Янчич Вл. В. Преобразователи пьезоэлектрических датчиков механических величин (конструкции и пути развития). Saarbrucken, Deutschland. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 138 с.