Акселерометр

 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к приборам измерения параметров движения подвижных объектов, таких как самолеты. Сущность: акселерометр содержит корпус, подвижную часть, подвес подвижной части и дифференциальный емкостный датчик смещения, неподвижные пластины которого размещены на корпусе по обеим сторонам подвижной части. Подвижные пластины закреплены на подвижной части, на сторонах, обращенных к неподвижным пластинам. Акселерометр также содержит токоподводы, усилительно-преобразующий блок, выходы которого соединены с неподвижными пластинами емкостного датчика, и блок питания емкостного датчика. Кроме того, он снабжен двумя дополнительными неподвижными пластинами электрически соединенными друг с другом, расположенными по обеим сторонам подвижной части и подключенными к блоку питания емкостного датчика. При этом подвижные пластины электрически соединены друг с другом. Технический результат: повышение точности прибора. 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и, в частности, к приборам измерения параметров движения подвижных объектов таких как самолеты и крылатые самолеты - снаряды для измерения ускорений.

Известны компенсационные акселерометры, в которых инерционная масса (маятник) подвешена на упругом подвесе. На подвижной пластине маятника крепятся катушки силового преобразователя датчика момента, а сама пластина, как правило, является элементом дифференциального емкостного датчика, неподвижные пластины которого крепятся на корпусе прибора (см., например, патенты США по М.кл. G 01 p 15/08 №3.498.138 за 1970 г., 3.513.711 за 1970 г., 3.680.393 за 1972 г. и др.). Все эти конструкции требуют наличия токоподводов к катушкам датчика момента и токоподводов к подвижной пластине емкостного датчика.

Известна также конструкция акселерометра (см. авт. св. СССР №390455, G 01 P 15/08, заявленное 12.04.71 г., опубликованное 11.07.73 г.), в котором в качестве токоподводов к катушкам датчика момента использованы упругие стержни подвеса, но имеются дополнительные токоподводы к датчику положения индуктивного типа.

Известно также, что в любой конструкции акселерометров токоподводы являются источником погрешностей прибора, а их наличие увеличивает вес и габариты прибора, не говоря уже об ухудшении технологичности прибора. У малогабаритных акселерометров, имеющих весьма малый статический момент по сравнению, например, с гироскопическими акселерометрами, относительный вес погрешностей за счет уводящих моментов токоподводов возрастает. Известный акселерометр типа "Q-flex" (см. патент США №3.702.073, М.кл. G 01 р 15/08, 1972 г.) состоит из кварцевой пластины в форме диска с незамкнутой кольцевой прорезью. Перемычка между диском и кольцевой опорой является упругим элементом системы подвеса. На поверхности диска напылением в вакууме наносятся пленочные поверхности дифференциального емкостного датчика угла и установлены катушки магнитоэлектрического датчика момента.

В этом акселерометре подвод питания к катушкам датчика момента и к подвижной пластине емкостного датчика положения осуществляется с помощью напыления на упругие перемычки тонкого слоя золота на подслой хрома для обеспечения лучшей адгезии золота к кварцу. Такое конструктивное решение требует весьма высокой культуры производства и не исключает полностью появления уводящих моментов из-за наличия токопроводящего слоя на кварце.

Кроме того, наличие одинарного емкостного датчика затрудняет дублирование электронной части усилителя обратной связи акселерометра, а появление неисправности в любом из каналов этого усилителя, приводящей к изменению входного сопротивления этого канала, даже при наличии мажоритирования влечет за собой смещение нулевого положения прибора, а это, в свою очередь, приводит к дополнительным погрешностям при измерении ускорений.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа и увеличение точности и надежности прибора.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве токоподводов к катушкам датчика момента используются пластины упругого подвеса, а подвод питания к подвижной пластине датчика положения осуществляется через часть емкости, образуемой подвижной и неподвижными пластинами указанного емкостного датчика. Кроме того, другая часть неподвижной пластины емкостью датчика разделена на три сектора. Это обеспечивает полную развязку входных устройств электронного усилителя, который может быть выполнен троированным. Применение такой схемы с учетом мажоритирования на выходе усилителя существенно увеличивает надежность прибора в целом и не приводит к дополнительной погрешности типа "смещение нуля" при возникновении неисправности в одном из каналов.

Чувствительный элемент акселерометра изображен на фиг.1, на фиг.2 - одна из неподвижных пластин емкостного датчика положения, а на фиг.3 - электрическая схема прибора.

Чувствительный элемент прибора (фиг.1) включает в себя упругий подвес 1, на котором укреплен маятник 2 с катушками датчика момента 3. Постоянные магниты 4 с полюсными наконечниками 5 крепятся к магнитопроводу 6. Внутренняя поверхность неподвижных пластин 7 и наружные поверхности подвижной пластины 8 служат емкостным датчиком положения. Зазор между подвижной и неподвижными пластинами образуется с помощью трех платиков 9 наружного кольца 10. Одна из неподвижных пластин емкостного датчика показана на фиг.2, где сектор 11 используется для подачи питания на подвижную пластину, а сектора 12, 13, 14 - для съема информации. При действии ускорения вдоль оси чувствительности маятника подвижная масса маятника отклоняется от своего среднего положения. Это отклонение тотчас же определяется с помощью дифференциального емкостного датчика 15 (см. фиг.3) и подается в виде напряжения на вход трехканального усилителя 16. Усилитель 16 с помощью датчика момента 17 создает такое магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, возвращает инерционную массу в первоначальное положение. По величине тока, протекающего через катушки, можно судить о величине действующего на прибор ускорения. Информация о величине тока и питание усилителя осуществляется через штепсельный разъем 18.

Использование изобретения позволяет отказаться от дополнительных токоподводов, необходимых для подачи питания на среднюю пластину датчика положения и тем самым повысить точность прибора за счет повышения стабильности его нулевого положения.

Существенно увеличивается технологичность прибора. Кроме того, применение троированного съема сигнала повышает надежность прибора и в указанной схеме не приводит к дополнительным погрешностям смещения нуля при отказе одного из каналов электроники.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий корпус, подвижную часть, подвес подвижной части, дифференциальный емкостный датчик смещения, неподвижные пластины которого размещены на корпусе по обеим сторонам подвижной части, а подвижные пластины закреплены на подвижной части на обращенных к неподвижным пластинам сторонах, токоподводы, усилительно-преобразующий блок, выходы которого соединены с неподвижными пластинами емкостного датчика, и блок питания емкостного датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя дополнительными электрически соединенными друг с другом неподвижными пластинами, расположенными по обеим сторонам подвижной части и подключенными к блоку питания емкостного датчика, при этом подвижные пластины электрически соединены друг с другом.

РИСУНКИ