Акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений в системах управления, работающих в широком диапазоне частот. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение диапазона рабочих частот акселерометра. При действии ускорения инерционный элемент перемещается и изменяется воздушный зазор. Там, где воздушный зазор уменьшается, увеличиваются индуктивности одной пары обмоток, а индуктивности другой пары обмоток уменьшаются. Напряжение, снимаемое с индуктивностей L<SB POS="POST">1</SB> и L<SB POS="POST">2</SB>, суммируется в настроенном в резонанс LC-фильтре, а на выходе последнего результирующее напряжение пропорционально величине перемещения инерционного элемента. 2 ил.

СОЩЗ СОВЕТСНИХ

СОЦЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБДИН (51) 5 0 01 Р .1 5 (08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHQ5hV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ Г

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4622674/24-10 (22) 20.12.88 (46) 07.10.90. Бюл. 9 37 (72) В.П,Демиденко, P.Ш.Валеев, В.И. Лоскутов, P. К, Галеев и Г.И.Фурманов (53) 531.768 (088.8) (56) Агейкин Д,И., Колосов С.П., Удалов И,П. Руководство по проектированию элементов автоматики. М,:

Оборонгиз, 1957. с. 69-80.

Пельпор Д.С. и др, Гироскопические приборы систем ориентации и стабилизации, М,: Машиностроеш е, 1977, с. 131. (54 ) АКСЕЛЕРОМЕТР

4(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к измерительнои технике и может быть использовано для измерений в системах управления подвижных объектов, работающих в широком диапазоне частот.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона рабочих частот акселерометра.

На фиг, 1 представлен предиагаемый акселерометр; на фиг. 2 — электрическая схема преобразователя перемещения в электрический сигнал.

Акселерометр состоит из корпуса 1, инерционного элемента 2, упругого подвеса 3, двух пар обмоток 4 и 5.

Упругий подвес 3 закреплен в корпусе.

Инерционный элемент 2 соединен упругим иодвесом 3 с корпусом 1, Пары об„„ЯО„„,1 5977З5, А1

2 зовано для измерения ускорений в системах управления, работающих в широком ди апазоне частот, Целью изобр етения является повышение точности измерения и расширение диапазона рабо п х частот акселерометра, При действии ускорения инерционный элемент перемещается и изменяется воздушный зазор. Там, где воздушный зазор уменьшается, увеличиваются индуктивности одной пары обмоток, а индуктивности другой пары обмоток уменьшаются, Напряжение, снимаемое с индуктивностей

L и L<, суммируется в настроенном в резонанс LC-фильтре, и на выходе последнего результирующее напряжение пропорционально величине перемещения инерционного элемента ° 2 ил. жавши моток 4 и 5 идентичны, размещены внутри корпуса симметрично относительно его поперечной оси, Оси обмоток совпада10т с измерительной осью инерционного элемента, которая является одновременно продольной осью корпуса, ©

Между обмотками и инерционным эле- С 1 ментом имеются воздушные зазоры.

Преобразователь состоит из двух пар индуктивностей L) и L двух емкостей С и С и ЬС-фильтра 6, Устройство работает следующим об-,) .В разом, вака3ь

При перемещении акселерометра с ускорением вдоль измерительной оси 00 инерционный элемент 2 отклоняется вдоль этой же оси от начального положения, При этом изменяются величины

1597735

3 .назду1п««ых зазоров между инерционным элементом и пара«я обмоток 4.и 5, что .приводит к. изменению индуктивностей

; обмЬток, входящих в преобразователь переиеще««ия, Принцип работы преобразователя заключается в следующем.

Напряжение переменного тока от источи««ка.питания передается на плечо моста — емкость С . Мост и LC-фильтр .настрое««ы в резонанс. Как известна, .индуктивность обмотки определяется выражением к<

15 ( (1)

К2+КФ где К,. К, К - постоянные, зависящие от параметров обмотки; 20

g," величина воздушного зазора, т. е в дан-. ном случае величина перемещения инерционного элемента вдоль ос««00 (со своим s«EBKoM) .

Из расчета мостовой схемы следует, что если индуктивности Ь1 и Lg изме««яются па закону (1) при изменении р(«, 30 настройка моста в резонанс не нарушаетая.

При изменении воздушного зазора. ф„ индуктивности одной пары обмоток там, где воздушный зазор уменьшился, уве35 личиваются, а индуктпвности другой пары обмоток — уменьшаются. Напряжение, снимаемое с индуктив««остей 1, Ь сум«жруется в настроенном в резонанс LC-фильтре, и на выкоде последнего результирующее напряжение пропорционально величине перемещения инерционного элемента

E«EEIo влия«п«я сопротивления нагрузки на точность измерения.

Как показывает практика, потери конденсаторов очень малы (например, конденсаторы на высокочастотной изоляционной керамике имеют тангенс угла потерь порядка. 10 ) и не оказывают практически влияния на,точность работы схемы, Точность работы преобразователя зависит от добротности индуктивностей; Из расчета электрической схемы (фиг. 2) следует, что погрешность измерения $ g связанная с добротностью

Q обмотки, определяется по формула где К - постоянная, зависящая от параметр ов схемы.

В реальнь«х схемах 1(К<10. Следовательно,-при Q>200 @ имеет порядок сотых долей процента.

Остальные погрешности, связанные с наличием сопротивления нагрузки, влиянием шунтирующих сопротивлений и т.д., в сумме не превосходит погрешности Д „

Расчеты показывают, что оптималь««ый диапазон рабочих частот схем такого типа находится в пределах сотен килогерц, Следовательно, акселерометр целесообразно использовать в системах управления, работающих на высоких частотах, Таким обр;. ., использование резонансного при«:,ципа расширяет диапазон раба и:х частот, уменьшает погрешности измерения, обусловленные сопротивлением на.-.рузки, потерями в сердечнике

EE т,д., уменьшает необходимую MQIIJ, ность источника питания.

UhI,IÕ 0ЬХ

45 де К вЂ” постоянная, зависящая от конструктив««ых параметров .-схема«.

Преобразователь, выполненный на резонансном принципе обладает все ми преимуществами, присущими резонан- 50 сным схемам.

Расчет показывает, что входное сопротивление резонансного моста близко к бесконечности, а выходное сопротивление равно нулю, что I«03Bo55 ляет использовать преобразователь как согласующий элемент, приводит к уменьшению потребления энергии и уменьше"

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий корпус, в кстаром на упругом подвесе закреплен ичерцио..««bI;- элемент, преобразователь пер емещеия инерционно го элемента в электрический сигнал, состоящий из четырех обмоток и двух емкостей, выполненных по мостовой резонансной схеме, ч источник питания, о т л и ч aIo щ и Й с я тем, что, с целью расиы- рен«я диапазона частот и повышения точности измерения, и него введен

LC-фильтр, при э то м преобразователь перемещения выполнен в виде двух пар обмоток инцуктивностей, размещенных

5 - 1597735 внутри корпуса симметрично относи- чевы в диагонали моста, двумя другими тельно его поперечной оси, причем ось плечами которого о являются емкости, ой осью одна из которых соединена с иеточнинамотки совпадает с измерительнои осью я а гая с ЬС-ф ьтром, а а пе вые обмотки 5 ком питания, а другая с иль инерционного элемента, а р выход которого явл яется выходом уст- каждрй пары образуют противоположные плечи моста, вторые обмотки вклю- .ройства, 2

Составитель Т,Макарова

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор С, Петрупева

Заказ 4195 Тираж 451 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям р п и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужг р д, у !

У о о л. Гагарина, 101