Компенсационный акселерометр

 

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР , содержаний корпус,размещенп ный Ё нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные через электронный усилитель, и дополнительный корректирующий акселерометр , выход которого подключен ч:ерез дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, отличающийс я тем, что, с целью повышения технологичности конструкции, узлы упругого подвеса основного и дополнительного акселерометров в шoлнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали , подвижных-деталей чувствительных элементов основного и дополнительного акселерометров и упругих (Л балок, связывающих корпусную деталь с соответствующими чувствительными, элементами.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ

А (191 (11) 3(51) и 01 P 15/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3389213/18-10 (22) 27.01.82 (46) 15.01.84. Бнзл. Р 2 (72) В.Н. Горбунов,. С.Ф. Коновалов, ;t.Н. Медведева и А.A. Трунов

, 1) МВТУ им. Н.3. Баумана (53) 531.768(088.8) (56) 1. Патент CLlA Р 3998106, кл. 73-516, опублик. 1976.

2. Патент СМА Р 3702073, кл. 73-517, опублик. 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

9 792148, кл. < * 01 Р 15/13, 1979.

4. Патент Великобритании Р 1534276, кл. 0 01 z, 1/22, 1978.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 720416, кл. " 01 P 15/08, 1978 (прототип). (54)(57) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус,"размещенный в нем на упругом подвесе подвиж- ный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные через электронный усилитель, и дополнительный корректирующий акселерометр, выход которого подключен через дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, отличающийся тем, что, с целью повьлаения технологичности конструкции, узлы упругого подвеса основного и дополнительного акселерометров выполнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали, подвижных деталей чувствительных элементов основного и дополни- Я тельного акселерометров и упругих балок, связывающих корпусную деталь с соответствующими чувствительными. элементами. С:

1067445

Изобретение относится к навигационной технике и может быть исполь-г эовано в качестве .чувствительного элемента — акое.".ерометра инерциельных систем навигации и стабилизации траектории полета летательных аппаратов.

Известны конструкции прецизионных маятниковых акселерометров с упругим подвесом инерционной массы, причем сами элементы подвеса выполняются как металлическими, так и из кварца (1 3 и Г2 l

Существенными недостатками таких конструкций являются низкая виброустойчивость акселерометра и технологическая сложность изготовления качественных упругих подвесов, Известен прибор, в который. введен корректирующий контур в состав компенсационного акселерометра, а также дополнительно введены два вибродатчика, оси чувствительности которых расположены в плоскости маятника основного акселерометра одна— параллельно измерительной оси основI ного прибора, а вторая — перпендикулярно ей, сигналы с вибродатчиков дополнительных акселерометров — через дополнительный электронный усилитель подаются в обмотку датчика момента основного прибора f3).

Недостатком прибора является технологическая сложность изготовления качественных подвесов.

Известен прибор, в котором упругий подвес инерционной массы,акселерометра изготовлен из монокристалличесКого кремния методом анизотропного травления (41.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является компенсационный линейный акселерометр, содержащий корпус с подвешенным внутри него чувствительным элементом — инерционной массой, датчики положения (угла ) и силы (момента ), соединенные через электронный усилитель, а также дополнительный корректирующий акселерометр, сигнал .с которого, суммируясь с сигналом основного контура разгрузки <компенсации), подается в датчик силы (момента ) основного прибора (5 ).

Недостатком этой конструкции является ее низкая технологичность что объясняется раздельным изготовлением подвижных элементов основно-. го и дополнительного акселерометра и значительным объемом сборочных операций.

Цель изобретения — повышение технологичности конструкции.

Укаэанная цель достигается, тем, что в компенсационном акселерометре, содержащем корпус, размещенный в

10 нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные чере;. электронныи усилитель, и донолнит=:л . ный корректирующий акселерометр, выход которого подключен через дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, узлы упругого подвеса основного и дополнительного акселерометра выполнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали, подвижных деталей чувствительных элементов основног .; и дополнительного акселерометров и упругих балок, связывающих корпусную деталь с соответотвующими :увствительными элементами °

На фиг. 1. представлена конструктивная схема предлагаемого аксехгеpoметра (разрез А-А на Фиг. 2), на фиг. 2 — разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 3 — разрез В-В на фиг. 1.

Акселерометр состоит из корпуса

1 с крышками 2 и монокристаллическ " го кремниевого узла, выполненного в виде неподвижной корпусной детали

° 3, двух упругих балок 4 подвеса основного чувствительного элемента, двух упругих балок 5 подвеса подвижного элемента двух дополнительных акселерометров, подвижной детали б-— основания основного чувствительного элемента и подвижных деталей 7 — оснований подвижных элементов дополнительных акселерометров. На основании 6 чувствительного элемента рас- положены катушки 8 магнитоэлектриче".— кого датчика момента .контура разгрузки основного акселерометра.

Магнитная цепь этого датчика момента состоит из постоянных магнитов 9 и магнитопроводов 10 с полюсными наконечниками 11. Кроме того, на основании б чувствительного элемента основного акселерометра симметрично

45 оси г расположены подвижные электроды 12 емкостного датчика угла основного акселерометра, а его неподвижные электроды 13 укреплены на кронштейнах 14, базирующихся в крышках 2. Таким образом емкостной датчик угла основного акселерометра состоит из двух идентичных частей, симметричных оси

Выходной сигнал емкостного датчика угла основного акселерометра подается на электронный усилитель

-15 основного контура разгрузки и далее через эталонное сопротивление

Р в катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента.

60 На подвижных деталях 7 — основаниях подвижных (чувствительных ) элементов дополнительных акселеромет. ров расположены подвижные электроды

16 емкостных датчиков угла дополни( тельных акселерометров, а их непол1067445 вижные электроды 17 укреплены на кронштейнах 18, базирующихся на крышках 2.

Выходы емкостных датчиков угла дополнительных акселерометров Л и h соединены последовательно и подключены через дополнительный электронный усилитель 19 и эталонное сопротивление Р к катушкам 8 магнитоэлек. трического датчика момента.

Ось (— измерительная ось ос- 10 новного акселерометра и дополнительных акселерометров.

Предлагаемый акселерометр работает следующим образом.

При наличии ускорения по изме- 15 рительной оси 1 инерционная сила вызывает поворот подвижного узла основного акселерометра вокруг оси

00, который измеряется емкостным датчиком угла, усиливается электронным блоком 15 и через эталонное выходное сопротивдение R .подаетэф ся в обмотку магнитоэлектрического датчика момента, Кроме того, при наличии ускорения по измерительной оси 1 инер25

".,ионная сила вызывает повороты под-. вижных чувствительных элементов дополнительных акселерометров Л и Д, которые измеряются емкостными датчиками угла, подаются с них на дополнительный электронный усилитель 19 и далее через эталонное сопротивление р в обмотку магнитоэлектрического датчика момента.

Коэффицнент усиления дополнитель- З5 ного усилителя 19 подбирается таким, чтобы обусловленный его выходным сигналом ток создавал в обмотке датчика момента момент, равный и противоположно направленный моменту инерционной силы, действующей на подвижный узел основного акселеро,метра при наличии ускорения по измерительной оси. При этом отклонение подвижного узла основного акселерометра от нулевого положения будет равно перемещению, необходимому для компенсации неточности измерения ускорения дополнительным коррек». тирующим акселерометром, т.е. отклонение подвижного узла резко уменьшается, чтв ведет к стабилизации коэффициента передачи датчика момента акселерометра, повышению виброустойчивости прибора и снижению изменениИ упругих сил подвеса чув ствительного элемента основного акселерометра.

Наличие двух дополнительных акселерометров. h и П с противоположными маятниковостями и их после» довательное включение исключает наличие в результирующем сигнале с дополнительных акселерометров вибрационной погрешности.

Таким образом,.предлагаемое изобретение позволяет повысить технологичность конструкции компенсационного .акселерометра с корректирующим контуром при изготовлении упругих подвесов подвижных узлов основного и дополнительного акселерометров из монокристаллического кремния методом анизотропного травления путем изготовления упругих подвесов основного и дополнительного акселерометров нз одного монокристалла кремния.

106 744. >

f2

73

17 f6

Составитель И. Полунина

Редактор И. Петрова .Техред у.. Кастелевич Корректорн. Бутяга

"3 !кап 13203(49 Тираж 828 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i1303", Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

t«»« » ИИП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4