Угловой акселерометр

 

УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами на концах консолей, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, преобразователь выполнен в виде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, при этом центр передающего преобразователя совпадает с осью симметрии упругого элемента, а приемные преобразователи расположены симметрично относительно центра передающего преобразователя. 00 о | :о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

З(51) С 01 Р 15 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н exorceoaer ВИД т С У (21) 3233279/18-10 (22) 06.01.81 (46) 23.07.83. Бюл. 9 27 (72) И.Х. Исхаков, В ° А. Белавин, Ш.Х. Исхаков и Б.Н; Стариков (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. A.Н. Туполева (53) 531.768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 498557, кл. G 01 Р 15/12, 1976.

2. Патент Cl(IA Р 3863497, @л. 73-71.2. 1975. (54)(57) УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корriyce по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами на концах консолей, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, преобразователь выполнен в виде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, при этом центр передающего преобразователя совпадает с осью симметрии упругого элемента, а . приемные преобразователи расположены симметрично относительно центра передающего преобразователя.

1030733

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению угловых ускорений при одновременном воздействии на преобразователь как угловых, таК и линейных ускорений.

Известен датчик ускорения, содержащий звукопровод, выполненный в,виде упругой консольно закрепленной балки, на широких гранях которой расположены приемные и передающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП) акустических поверхностных волн, (АПВ). При изгибе упругого звукопровода, вызванного воздействием на корпус датчика угловых ускорений, 15 взаимно противоположно изменяются длины путей распространения АПВ между расположенными с обеих сторон эвукопровода передающими и приемными

ВШП, вследствие чего, в зависимости 2() от методов преобразования (фазового, Временного или частотного), изменя,ются соответствующие параметры электрических сигналов приемных ВШП (1).

Недостатком подобного датчика яв- 25 ляется то, что он обладает чувствительностью к линейным, ускорениям, снижающей точность измерений угловых ускорений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является акселерометр, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами, расположенными на концах консолей (2 j.

Недостатками такого датчика являются невозможность измерения постоянных угловых ускорений и высокие требования к измерительной аппаратуре.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в угловой акселерометр, содержа- 45 щий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами, расположенными на концах кон- 50 солей, преобразователь выполнен в виде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, при этом центр передающего преобразователя совпадает с осью симмет- 55 рии упругого элемента, а приемные преобразователи расположены симметрично относительно центра передающего преобразователя. чертеже представлена Функциональная схема углового акселерометра.

Акселерометр содержит упругий эвукопровод, выполненный, например, из пьеэоэлектрика или металла, передающий ВШП 2, приемные ВШП 3 и 4, сейсмические массы 5 и 6, поверхности

7 и 8 звукопровода, корпус 9.

Угловой акселерометр работает следующим образом.

При подключении передающего ВШП 2 к генератору высокой частоты (не показан) в эвукопроводе 1 возникают две бегущие АПВ, которые по поверхностям эвукопровода 7 и 8 устремляются к приемным ВШП 3. и 4. Приемные

ВШП 3 и 4, осуществляющие обратное преобразование АПВ в электрический сигнал, подключаются к соответствующим входам фазового детектора (не показан), выходной сигнал котороro обрабатывается, например фильтруется, и фиксируется регистратором (не показан). При воздействии на корпус углового акселерометра угловых ускорений, вследствие инерционных свойств сейсмических масс 5 и 6, возникают взаимно противоположные деформации поверхностей 7 и 8 звукопровода. Например, поверхность 8 звукопровода изгибается выпуклостью вниз, что, соответственно, приводит к удлинению и укорочению указанных поверхностей эвукопровода, а следовательно, и к возникновению фазового сдвига между электрическими сигналами приемных

ВШП 3 и 4. Изменения выходного сигнала фазового детектора, пропорциональные величине воздействующих угловых ускорений, Фиксируются регистратором.

При воздействии на корпус углового акселерЬметра линейных ускорений поверхности 7 и 8 звукопровода испытывают одинаковые по величине и энаусу деформации, которые не вызывают дополнительного фазового сдвига между элекТрическими сигналами приемных

ВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывают изменений показаний регистратора.

Предлагаемая система передающего и двух симметрично расположенных относительно него приемных ВШП не ограничивается лишь возможностью использования Фазового способа для измерения величины угловых ускорений. Подобная конструкция пригодна для дополнительного фазового сдвига между электрическими сигналами приемных

ВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывает изменений показаний регистратора.

Предложенная система передающего двух симметрично расположенных относительно него приемных ВШП не ограничивается лишь воэможностью использования фазового способа для измерения величины угловых ускорений. Подобная конструкция пригодна для применения временного способа, суть которого в том, что величина измеряемых угловых ускорений преобразуется в изменение времени (или разности

1030733

Составитель Н. Мараховская

Редактор Н. Лазаренко Техред M.Ãåðãåëü Корректор О. Билак

Заказ 5203/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 времени) прохождения импульсных АПВ между передающим и приемными ВШП.

При использовании временного способа возможно применение цифрового регистратора.

Если несколько усложнить систему

ВШП, а именно на широкой грани звукопровода дополнительно расположить еще один передающий ВШП, причем система иэ двух передающих и двух приемных ВШП будет симметричной относительно плоскости симметрии механической колебательной системы, то для измерения величины угловых ускорений мбжно применять или фазовый, или временной, или частотный способы. 35

Причем два последних облегчают использование цифровых регистраторов.

Измерение времени или частоты осуществляется известными способами.

Применение углового акселерометра, р(} содержащего упругий эвукопровод АПВ, центры противоположных узких граней которого жестко соединены с корпусом, а на свободных концах размещены рав ные по величине сейсмические массы, при условии, что ось симметрии механической колебательной системы лежит в одной плоскости, перпендикулярной широкой грани звукопровода, с осью симметрии системы передающего (или двух передающих) и симметрично расположенных относительно него (них) двух приемных ВШП, нанесенных на широкую грань эвукопровода, позволяет повысить точность измерения постоянных и знакопеременных угловых ускорений, при одновременном воздействии на корпус акселерометра постоянных и/или знакопеременных линейных ускорений, величина которых для конкретной конструкции ограничивается условием упругих линейных деформаций поверхнос тей звукопровода.