Частотный датчик ускорения

 

(72) Автор изобретения

Г.А.Панкратов (71) заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах и приборах, измеряющих или обрабатывающих информацию об ускорениях прямолинейного движения подвижных объектов, 5

Известны датчики ускорения, содержащие корпус, в котором за одно целое выполнены инерционная масса на пружинах подвеса. и резонатор балочного типа, систему возбуждения и съема колебаний резонатора 1 ., Известен также акселерометр, содержащий корпус с расположенной внутри него в точке пересечения трех ортогональных осей чувствительности инерционной массы, растянутой на совпада= ющих с осями токопроводящих струнах, расположенных в поле постоянных магнитов и включенных в схемы автогенего раторов, на внешних концах токопроводящих струн укреплены дополнительные инерционные- массы, каждая из которых прикреплена к корпусу посредст2 вом боковых растяжек, упоров и упру гого элемента с нелинейной характеристикой 52 .

Основным недостатком данных устройств является то, что они неустойчивы к перегрузочным ускорениям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотный датчик, содержащий рамочный корпус, внутри которого размещена инерционная масса, укрепленная на

:плоскопараллельном, упругом подвесе, стержневой резонатор, систему возбуждения и съема сигнала, усилитель автогенератора и упоры 5 3 3 .

Однако известный частотный датчик характеризуется недостаточной устойчивостью к перегрузочным ускорениям большой .величины (1000g и более) при рабочем диапазоне измеряемых ускорений несколько десятков g.

Цель изобретения - увеличение устойчивости датчика к механическим воздействиям.

3 10009

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен дополнительной инерционной массой, подвешенной на упругом подвесе по одну из сторон резонатора соосно с основой массой, при этом инерционные массы, жесткость упоров и жесткость пружин подвеса дополнительной массы связаны соотношением

mH cy

$0 где m - величина дополнительной инерционной массы;

m - величина бсновной инерционной массы;

c - жесткость пружин подвеса 15 дополнительной инерционной ! массы; с - жесткость упоров.

На чертеже изображен предлагаемый датчик ускорения, общий вид.

Датчик состоит из рамочного корпуса 1, инерционной массы 2, подвешенной с помощью плоскопараллельных пружин 3, стержневого резонатора 4, упоров 5, дополнительной инерционной массы 6, подвешенной с помощью плоскопараллельных пружин 7. Система воз буждения колебаний резонатора и сьема сигнала содержит возбудитель 8, адаптер 9 и усилитель l0 автогенератора.

Датчик ускорения работает следующим образом. .При действии ускорения по оси чув- ствительности усилие от инерционной массы 2 растягивает (сжимает) резона.- тор 4. При этом изменяется собствен-. ная частота колебаний резонатора пропорционально действующему ускорению, Возбуждение колебаний резонатора осуществляется автогенератором, содер40 жащим электронный усилитель 10, возбудитель 8 колебаний и адаптер 9.

Дополнительная инерционная масса 6 при действии ускорения по оси чувствительности также воздействует на резонатор 4, изменяя собственную частоту колебаний резонатора. Действие дополнительной массы 6 на резонатор противоположно действию основной массы 2 и, следовательно, .изменение собствен- ной частоты резонатора под действием этих масс будет меньше, чем у датчика без дополнительной инерционной массы.

Но так как величина дополнительной инерционной массы 6 значительно мень- 55 ше величины основной инерционной массы 2, это уменьшение будет несущественным.

16 4

При действии на датчик ускорения, превышающего максимальное рабочее (определяемое прочностью и устойчивостью резонатора), основная инерционная масса 2 становится на упоры 5 (ход массы :составляет несколько микрон). Постановку массы на упоры можно рассматривать как дополнительное подсоединение параллельно резонатору пружин большой жесткости, в результате чего происходит перераспре" деление инерционных..сил: основная часть инерционных сил расходуется на деформацию упоров 5 и небольшая часть идет на возрастание нагрузки, действующей на резонатор. Таким образом резонатор защищен от воздействия ускорения, превышающего максимальное рабочее. Но такая защита эффективнадо определенной величины перегрузочных ускорений.Так какупоры 5не являются абсолютно жесткими, а для лучшей за- щиты от ударных воздействий они долж" ны обладатьопределенной податливостью (крешировать), то дальнейшее увеличение перегрузочного ускорения будет вызывать дальнейшее нагружение резонатора и при некотором значении ускорения нагрузка на резонатор может превысить допустимую, Чтобы этого не произошло, другой конец резонатора не присоединен жестко к корпусу, как это сделано в прототипе, .а подсоеди-. нен к дополнительной инерционной массе 6, подвешенной на плоскопараллельных пружинах 7.

После того, как инерционная масса 2 коснулась упоров 5, жесткость которых значительно больше жесткости подвеса дополнительной инерционной массы 6, усилие на резонаторе, вызванное действием ускорения на дополнительную массу 6, будет уменьшать результирующую сил приложенных к резонатору. Можно так подобрать соотношение масс и жесткостей датчика, что при воздействии ускорения на датчик после касания инерционной массой

2 упоров 5 усилие на резонатор, вызванное действием ускорения на дополнительную массу 6, будет компенсировать дальнейшее нарастание усилия, вызванное действием ускорения на основную инерционную массу 2 после ее посадки на упоры 5. Следовательно, при действии любого большого ускорения на датчик после касания основной массы упоров дальнейшего нарастания

Формула изобретения

Составитель Н.Иараховская

Редактор С.Пекарь Техред Ж.Кастелевич Корректор 0,Бутяга

Заказ 1371/47 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5, 1000 усилий, действующих на резонатор, не" произойдет. Это выполняется при следующем соотношении:

Я д

С mè % где C> - жесткость упоров;

Сд - жесткость -пружин подвеса дополнительной инерционной массы; е - величина дополнительной инер-1в ционной массы;

m - величина основной инерционной массы.

Частотный датчик ускорения, содержащий рамочный корпус, внутри которого размещена инерционная масса,укреп- 20 ленная на плоскопараллельном упругом подвесе, стержневой резонатор, систему возбуждения и съема сигнала, усилитель автогенератора и упоры, ограничивающие перемещение основной инерционной массы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения устойчивости датчика к механи916 i ческим воздействиям,он снабжендополнительной инерционной массой, подвешенной на упругом подвесе по одну из сторон резонатора соосно с основной массой, при этом инерционные массы, жесткость упоров и жесткость .пружин подвеса дополнительной массы связаны соотношением а Сд

m C где m - величина дополнительной инерционной массы;

m - величина основной инерционной массы;

Сд - жесткость пружин подвеса дополнительной инерционной массы;

C> - жесткость упоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 402805, кл. G Ol P 15/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 525889, кл. С О1 Р 15/10 1975.

3. Авторское свидетельство СССР и 678431, кл. G 01 Р 15/08, 1977 (прототип).