О верификации методов определения импульса отдачи…
7
ра скорости на главную ось к сумме квадратов скоростей) может
быть существенно меньше единицы.
В настоящее время широко используются пьезоэлектрические дат-
чики силы [5, 54, 55] и давления [56, 57], чувствительным элементом в
них является кварцевая пленка. Под действием приложенной силы
происходит перераспределение заряда в пьезокристалле, что приводит
к возникновению ЭДС. Если электрические контакты присоединены к
разным сторонам этой пленки, возникает ток. При прекращении воз-
действия происходит релаксация кристаллической решетки, что со-
провождается затухающими колебаниями пьезоэлектрического сигна-
ла. Особенностью пьезоэлектрических датчиков является то, что они
могут регистрировать производную воздействующей силы по времени,
этот эффект можно использовать для регистрации малых по амплиту-
де, но быстро нарастающих сил. Временнáя разрешающая способность
таких датчиков составляет, как правило, несколько микросекунд,
однако часто используются усилители сигнала, уменьшающие его на
1-2 порядка. В паспорте прибора собственная частота
fs
f
(при которой
происходит его зашкаливание) указывается для ненагруженного со-
стояния, а для известного случая нагружения определяется как
1
,
2
fs
fs
LM
k
f
m
где
k
fs
— коэффициент упругости чувствительного элемента;
m
LM
—
масса приложенной нагрузки.
Для улучшения временнóго разрешения разработаны специаль-
ные датчики силы, в которых два тонких кварцевых диска распола-
гаются друг над другом в жестком корпусе из коррозионно-стойкой
стали. Эластичный медно-бериллиевый штифт создает предвари-
тельную нагрузку на диски для выхода отклика на линейный участок
и обеспечивает единство конструкции. Cила передается непосред-
ственно на чувствительный элемент через специальную шайбу. В ре-
зультате сжатия кристаллов генерируется заряд, пропорциональный
силе. Регистрируется разность потенциалов между двумя пластина-
ми. Положительная полярность такого сигнала соответствует сжа-
тию, отрицательная — растяжению. Время нарастания пьезоэлектри-
ческого сигнала, как правило, специфицировано производителем или
может быть оценено как
0,35
fs
cfs
f
(где
cfs
f
— частота отсечки) и
в основном зависит от толщины пленки пьезоматериала. Таким обра-
зом, временнóе разрешение пьезоэлектрических датчиков может
быть меньше Δτ ~ 10
–7
с [58], тензоэлектрических — Δτ ~ 3
10
–6
с
[12], доступных на рынке МЭМС — Δτ ~ 3
10
–5
с.
