Электростатический акселерометр

 

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений подвижных объектов. Сущность изобретения: устройство содержит стеклянные пластины 1, обкладки 2, 3, тркрподводы 4, опорный элемент 5, подвижную пластину 6, упругие перемычки 7; ребра треугольного сечения 8.9.10.11. усилитель системы уравновешивания . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ вания. 1 ил

1 движной пластины тельной обратной связи (21) 4935646/10 (22) 12.05.91 (46) 23.04.93, Бюл, ЬЬ 15 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) В.Н. Колганов, А.А. Папко, Ю.М. Малкин и А.Н. Любезнов (73) Научно-исследовательский институт физических измерений (56) Патент США М 4679434, кл. G 01 Р 15/02, 1987, Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения ускорений.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение диапазонов измерений.

На чертеже представлена конструкция электростатического акселерометра.

Электростатический акселерометр содержит две стеклянные пластины 1 с напыленными на них обкладками 2 и 3 и токоподводами к ним 4, инерционный элемент, расположенный междудвумя стеклянными пластинами 1, состоящий из опорного элемента 5 и подвижной пластины 6, соединенной с опорным элементом упругими перемычками 7, Вдоль оси 1-1 на обкладке 1 и на поверхности, обращенной к обкладке 3, напылены параллельные ребра треугольного сечения 8 и 9 соответственно, Перпендикулярно оси 1 — 1 на обкладке 3 и поверхности пластины 6, обращенной к обкладке 2, выполнены параллельные ребра треугольного сечения 10 и 11 соответственно. Между ребрами 8 и 10, 9 и 11 имеется

„„ Ы,, 1811611 А3 (51)5 G 01 P 15/08

2 (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР . (57) Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений подвижных объектов. Сущность изобретения, устройство содержит стеклянные пластины

1, обкладки 2, 3, токоподводы 4, опорный элемент 5, подвижную пластину 6, упругие йеремычки 7; ребра треугольного сечения

8.9.10,11; усилитель системы уравновешийебольшой зазор, величина которого больШе заданного рабочего перемещения подвижной пластины 6. Ребра 8 и 10 на обкладках 2 формируются напылением, а ребра 9 и 11 на подвижной пластине 6— анизотропным травлением. При этом ребра

9 и 11 образуют ребра жесткости, необходимые для обеспечения плоскостности поКроме описанных узлов и деталей акселерометр имеет усилитель системы уравновешивания, входы и выходы которого подключены к обкладкам дифференциального конденсатора, образуя контур отрицаАкселерометр работает следующим об разом.

При действии ускорения в направлении, перпендикулярном плоскости подвижной пластины 6, Она отклоняется от своего исходного состояния. При этом изменяются емкости дифференциального конденсатора.

Это изменение преобразовывается в изменение напряжения, которое с выхода усилителя подается на подвижную пластину 6, 1811611

Взаимодеиствие этого напряжения с постоянными напряжениями одинаковой величины, но противоположной полярности, приложенными к неподвижным обкладкам

2 и 3, приводит к возникновению электро-. статической силы, стремящейся возвратить подвижную пластину 6 в исходное состояние, Напряжение на подвижной пластине 6 пропорционально разности действующих на нее инерционной силы от измеряемого 10 ускорения и силы обратного электростатического преобразователя..

В момент включения акселерометра или после перегрузок по входу подвижная пластина 6 прилипает к одной иэ неподвИж- 15. ных обкладок 2 или 3, касаясь ребрами 8, 10 или 9, 11. Для разрыва полученной связи необходимо приложить дополнительное усилие. Выше показано, что прочность полученной при прилипании адгезионной свя- 20 зи пропорциональна площади прилипания.

Применение ребер треугольного сечения на обеих сторонах подвижной пластины и емкостных обкладках стеклянных пластин позволяет значительно уменьшить площадь 25 прилипания, т.к. подвижная и неподвижная пластины дифференциального конденсатора могут соприкасаться только ребрами в

4-х точках, что существенно ослабляет адгезивную связь, В этом случае отрыв подвиж- 30 ной пластины осуществляется силами обратного преобразователя, что исключает эффект прилипания, .Наряду с этим выполнение упоров по периметру подвижной пластины обеспечивая ее плоскостность и 36 заданную жесткость в различных направлениях позволяет улучшить соотношение "eMкость конденсатора обратного преобразователя — масса подвижной пластины" и эа счет этого расширить диапазоны измерений.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что заявляемый акселерометр за счет изменения площади прилипания и возможности уточнения и об- легчения подвижной обкладки обеспечивает повышение надежности работы в условиях воздействия .значительных механических перегрузок; повышение выхода годных приборов при электростатическом соединении (в 2-3 раза); повышение диапазона измерений в 3-5 раз по сравнению с известными образцами.

Формула изобретения

Электростатический акселерометр, содержащий две стеклянные пластины с напыленными на них неподвижными обкладками и токоподводами к ним, инерционный элемент из кремния, расположенный между стеклянными пластинами и состоящий из опорного элемента и подвижной емкостной пластины, соединенной с опорным элементом упругими перемычками, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазонов измерений, на подвижной пластине с двух сторон и на обкладках стеклянных пластин выполнены параллельные ребра треугольного сечения, причем ребра на одной стороне подвижной пластины перпендикулярны ребрам на другой ее стороне и перпендикулярны ребрам на неподвижных обкладках, образующих с подвижной дифференциальный конденсатор.

Составитель В.Волков

Редактор Е,Полионова Техред М.Моргентал Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ 1744 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101