Вибрационный акселерометр

 

ВИБРАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий вакуумированный корпус. внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний , прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к. корпусу, о т л ичающийся тем, что, с целью повы11}ёния точности измерения, в него введены эталонная масса, коммутатор , таймер, подключенный к его входам , электромагниты с источником питания , одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с воз1«)жностью перемещения в осевом направлении. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVSËÈH,.SU„, 02 852 А

3(Я) 0 01 Р 15/08

Л

4

Г ;.. . . 1

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

° б

° Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3406521/18-10 (22) 12.03.82 (46) 23.06.83. Бюл. Ф 23 (72) И.В.Корольков, A.И.Журавлев, Г.В.Кожарин и Е.В.Касаткин (71) Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции, ордена

Трудового. Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э.Баумана (53) 531.768(088.8) (56) 1. П.В.Новицкий и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., . Энергия, 1970, с.423.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2930980/18-10, кл. G 01 Р 15/08, 1980 (прототип). (54)(57) ВИБРАЦИОННЫИ АКСЕЛЕРОМЕТР содержащий вакуумированный корпус, 1 внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к йнерционному элементу, а другими - жестко к.корпусу, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повн)ения точности измерения, в него введены эталонная масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагниты с источником питания, одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с возможностью е перемещения в осевом направлении.

1024852

A f = Hb gj где b = b„b (2) Изобретение относитс1у к измеритель ной технике и может быть применено для измерения ускорения.

Известны вибрационные акселерометры, содержащие резонатор„ инерционную массу, возбудители и приемники колебаний резонатора (.1).

Недостатками этих устройств являются необходимость подвеса массы в оси, перпендикулярной оси чувствительности, что повышает порог чувствительности и вносит дополнительные погрешности при малых ускорениях, подверженность этих устройств воздействию поперечных вибраций.

Наиболее близким по технической 15 сущности к изобретению является вибрационный акселерометр, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с система20 ми съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к корпусу 2) °

Наиболее существенным недостатком известного устройства является уменьшение точности измерения ускорения из-за изменения начальных частот колебаний резонаторов во времени, вызванного нестабильностью параметров резонаторов и влиянием возмущающих воздействий.

Целью изобретения является повышение точности измерения ускорения.

3>

Укаэанная цель достигается тем, что в акселерометр,содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных ци- 40 линдрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими— жестко к корпусу, введены эталонная 45 масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагниты с источником питания, одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционно- 50 го элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с возмож. ностью перемещения в осевом направлении.

На чертеже приведено предлагаемое устройство, общий вид.

Предлагаемое устройство содержит упругий резонатор 1 с тонкостенным активным цилиндрическим .участком, закрепленный одним концом в корпу- 60 се 2 а другим жестко соединенный с массой 3 ° К.массе 3 жестко прикреплен одним концом второй упругий резонатор 4, другим концом закрепленный в крышке 5, которая герметично соединена с корпусом 2. Крышка 6 гер» метично соединена,с крышкой 5, а крышка 7 также герметично соединена с у орпусом 2. Внутри резонаторов 1 и 4 установлены их системы съема и возбуждения колебаний 8 и 9 соответственно. Отверстие 10 в крышке 5 и отверстие 11 в корпусе соединяют все попости устройства друг с другом.

Все полости устройства вакуумирова ны. B пазах массы 3 закреплены капсулы электромагнитов 12 и 1.3. Точно такие же капсулы электромагнитов 14 и 15 закреплены в пазах корпуса 2.

На конической поверхности массы 3 расположена эталонная масса 16, изго.товленная из магнитного материала и выполненная в виде кольца с коническими поверхностями. Обмотки электромагнитов 12 и 13 соединены с одним выходом коммутатора 17, а обмотки электромагнитов 14 и 15 — с другим выходом коммутатора 17. К входам коммутатора 17 подключены источник 18 питания и таймер 19.

Устройство работает .следующим образом.

Резонаторы 1 и 4 со своими системами возбуждения и.съема колебаний и усилителями .образуют электромеханические колебательные системы, которые возбуждают механические колебания ре-. зонаторов на собственных частотах.

Частоты выходных электрических сигна» лов близки к частотам колебаний резо" наторов.

Собственные частоты резонаторов соответствуют действующей осевой силе создаваемой осевыу усКорением с помощью массы. Осевая сила одновременно сжимает один резонатор и растягивает другой. Мерой ускорения является разность частот колебаний резонаторов.

Градуировочные характеристики резонаторов имеют вид

I „= „+),, %,=О +мЪМ, (4) где f„è f - выходные частоты резонаторов у а„, а,), Ь,1 — коэффициенты у

М вЂ” массау уД - ускорение., В случае равенства ау =.а для разности частот f -f =hf можно за2. писать

Однако из-за нестабильности пара метров резонаторов и из-за действия .возмущений реальный вид уравнения(2):

hf = а +Mb д3, (3) где а — йеизвестная величина.

Источник 18 питания вырабатывает постоянный ток, который коммутатором

1024852

Составитель Н.Мараховская

Редактор В.Иванова Техред А. Бабинец Корректор A.llosx

Заказ 4387/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного: комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

17 по командам с таймера 19 периодически подключается то к обмоткам электромагнитов, расположенных в корпусе, то к обмоткам электромагнитов, расположенных в массе ° Если ток. подключен к электромагнитам, расположеннйм в массе 3, то эталонная масса16 притягивается к ним, садится на коническую поверхность массы 3 и замыкает собой электромагнитные поля этих электромагнитов. Если же ток подключен к электромагнитам, расположенным в корпусе, то эталонная масса 16 притягивается к корпусу и садится íà его коническую поверхность, тем самым замыкая электромаг- 15 нитные поля электромагнитов.

Таким образом, эталонная масса 16 создает приращение массы 3 на известную величину bM. При этом урав-. нение (3) примет вид 20

:by = и +М+ь!МЬ,Ц или

aK=ci *a(<+ )b aj. (4)

Решая совместно уравнения (3) и (4) получим дМ . (5) ьМ

% .

Теперь а точно известно и ошибка иэ3 мерения, вызванная незнанием а, полностью исключается.

Величину тока, витки электромагнитов и количество электромагнитов, расположенных но окружности массы и корпуса, нужно выбирать таким образом, чтобы обеспечивалось преодоление гетерезиса электромагнитов, притягивание эталонной массы и удер-, живание ее в условиях действия ускорения.

Зазор между эталонной массой и корпусом должен быть минимальным, но обеспечивающим перемещение массы 3 под действйем ускорения во всем рабочем диапазоне ускорений.

Выполнение акселерометра с эталон ной массой, коммутатором, таймером, подключенньм к его входам, и электромагнитами с,источником питания, одни из которых .установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с возможностью перемещения в осевом направлении, позволяет увеличить точность измерения ускорений.