АДАПТИВНИЙ МЕХАНІЧНИЙ ФІЛЬТР ДЛЯ ПꞌЄЗОЕЛЕКТРИЧНОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА

Анотація

При проведенні динамічних випробувань, при моделюванні ударних впливів, система вимірювання - від датчика до блоку збору даних піддається суттєвим перевантаженням. В цьому ланцюгу акселерометр є найбільш вразливою ланкою. Тому широкого використання при вимірюванні ударів, як більш надійні та витривалі, набули п'єзоелектричні акселерометри. Але їм теж властиві ряд недоліків.

Так, при широкосмугових вібраційних впливах спостерігається збудження в області механічного резонансу. Тобто матеріал кристала датчика може не мати надмірного механічного навантаження, але генерувати велику кількість вихідного заряду через резонанс датчика. Це збільшує електричний сигнал і може привести до насичення або, в багатьох випадках, до пошкодження наступних за датчиком формувачів та підсилювачів сигналу. Результатом таких режимів роботи є втрата даних через зміщення постійного струму в часі.

Часто спостерігається зсув нульового рівня вихідного сигналу. Коли п'єзоелектричний елемент знаходиться в резонансі, може статися відносне зміщення чутливого елемента. Цей стан перевантаження призводить до появи паразитних вихідних зарядів, що приводить до зміщення генеруємого заряду в короткому часовому проміжку. Через механічне перевантаження, під дією ударів великої інтенсивності, можлива також фізична руйнація датчика. В багатьох випадках запобігти небажаних наслідків вказаних недоліків та поліпшити процес вимірювання ударних впливів дає застосування механічних фільтрів з вꞌязкопружних матеріалів, які розміщують між обꞌєктом вимірювання та пꞌєзоелектричним акселерометром (датчиком). Застосування механічних фільтрів з вꞌязкопружних матеріалів дає змогу суттєво знизити амплітуду коливань пꞌєзоелектричного акселерометра (понад -12 дБ), та зрушити його резонансну частоту в сторону вищих частот. Тобто, використання механічних фільтрів суттєво зменшує механічні навантаження на датчик, що робить процес вимірювання вібраційних впливів (особливо ударних) більш передбачуваним.