Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению

Изобретение относится к области изготовления, регулировки и испытаний навигационных приборов и устройств и может быть использовано при регулировке виброчастотных акселерометров. Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению, заключается в том, что в акселерометре, содержащем рамочный корпус и основание, осуществляют фиксацию рамочного корпуса на основании сначала с помощью одного штифта и двух крепежных элементов, определяют резонансную частоту при отсутствии бокового ускорения, затем измеряют резонансную частоту при действии бокового ускорения и получают требуемое значение величины изменения резонансной частоты путем поворачивания рамочного корпуса на углы α и/или β, после чего выполняют по месту с рамочным корпусом отверстие в основании и окончательно жестко фиксируют рамочный корпус на основании вторым штифтом. Технический результат - уменьшение погрешности выходного сигнала виброчастотного акселерометра при боковом ускорении. 1 ил.

 

Изобретение относится к области изготовления, регулировки и испытаний навигационных приборов и устройств и может быть использовано при регулировке виброчастотных акселерометров.

Известен способ выставки оси чувствительности маятникового компенсационного акселерометра путем конструктивной установки датчика угла в заданное положение (Е.А. Никитин, А.А. Балашова, "Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров" изд. "Машиностроение", Москва, 1969 г. стр. 172).

Положение датчика угла, а, следовательно, и оси чувствительности определяется конструктивными допусками и посадками на геометрические размеры деталей и узлов акселерометра.

При использовании датчика угла фотоэлектрического типа это приводит к тому, что не обеспечивается равномерность освещенности фотоприемников. Особенно этот недостаток известного способа проявляется при использовании "дифференциального" (двойного) датчика угла, который для обеспечения стабильности оси чувствительности вне зависимости от действия продольных и боковых ускорений при маневрах ракеты представляет собой две пары фотоприемников и два излучателя, расположенных с двух сторон модулятора относительно оси вращения подвижной системы акселерометра.

В известном способе, при нулевом выходном сигнале дифференциального датчика угла сигнала пар фотоприемников равны по величине, но противоположны по знаку, отличны от нуля. Следовательно, освещенность фотоприемников каждый пары не равномерна, что, как известно, приводит к повышенной нестабильности нулевого сигнала дифференциального фотоэлектрического датчика угла из-за температурных, временных и т.п.воздействий, а, следовательно, и нестабильности оси чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и выбранному в качестве прототипа, является способ регулировки положения оси чувствительности маятникового компенсационного акселерометра [патент РФ №1840732, G01P 15/00, опубликовано 27.07.2008 г.]. Согласно прототипу в способе осуществляют выбор положения его элементов и узлов до получения выходного параметра, соответствующего требуемому значению и жесткое закрепление элементов и узлов.

Акселерометр устанавливают маятником вниз, измеряют сигнал пары фотоприемников, расположенных у одного из плеч модулятора, разворачивают акселерометр вокруг оси вращения подвижной системы, устанавливают его в положение, при котором этот сигнал равен нулю, измеряют выходной сигнал пары фотоприемников, расположенных у другого плеча модулятора, перемещают эту пару фотоприемников вдоль направления перемещения модулятора до положения, при котором их выходной сигнал равен нулю и закрепляют фотоприемники в этом положении.

Известный способ, позволяет проводить выставку оси чувствительности с высокой точностью.

Недостатком прототипа является то, что он настраивает только выходной сигнал, положение самой оси чувствительности акселерометра не меняется, что приводит к повышению чувствительности датчика к боковому ускорению и тем самым к снижению точности преобразования.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерений, надежности работы и стабильности параметров виброчастотного акселерометра.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение - уменьшение погрешности выходного сигнала виброчастотного акселерометра при боковом ускорении путем регулировки положения его оси чувствительности, что приводит к увеличению точности измерения, надежности работы и стабильности параметров виброчастотного акселерометра.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению, заключающийся в выборе положения его элементов и узлов до получения выходного параметра, соответствующего требуемому значению и жесткой фиксации элементов и узлов, согласно изобретению, один элемент с узлами - рамочный корпус устанавливают на второй элемент с узлами -основание перпендикулярно посадочной поверхности, фиксируют его с помощью штифта и крепежных элементов, определяют резонансную частоту при отсутствии бокового ускорения задают боковое ускорение а, направленное перпендикулярно оси чувствительности акселерометра, замеряют резонансную частоту при боковом ускорении ƒ_⊥ и определяют величину изменения резонансной частоты Δƒ по формуле:

при этом, если Δƒ не удовлетворяет требуемому значению, поворачивая рамочный корпус на углы α и/или β при ослабленной фиксации, добиваются требуемого значения определяемой при зафиксированном положении рамочного корпуса величины Δƒ, после чего, не ослабляя крепежные элементы выполняют по месту с рамочным корпусом отверстие в основании и жестко фиксируют рамочный корпус вторым штифтом.

Осуществление фиксации рамочного корпуса на основании сначала с помощью одного штифта и двух крепежных элементов, определение резонансной частоты при отсутствии бокового ускорения, затем измерение резонансной частоты при действии бокового ускорения, получение требуемого значения величины изменения резонансной частоты путем поворачивания рамочного корпуса на углы α и/или β, выполнение по месту с рамочным корпусом отверстия в основании и окончательная жесткая фиксация рамочного корпуса на основании вторым штифтом позволили уменьшить чувствительность виброчастотного акселерометра к боковому ускорению и значительно снизить влияние бокового ускорения (т.е. ускорения, направленного не вдоль оси чувствительности) на виброчастотный акселерометр, что привело к увеличению точности измерения, надежности работы и стабильности параметров виброчастотного акселерометра.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию изобретения «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На чертеже представлена конструкция виброчастотного акселерометра и предлагаемый способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению.

Виброчастотный акселерометр, содержит основание 1, рамочный корпус 2, внутри которого размещены инерционный груз 3, соединенный через упругий подвес 4 с рамочным корпусом 2, балочный резонатор 5, соединенный с одной стороны с инерционным грузом 3, а с другой стороны с рамочным корпусом 2, систему возбуждения и съема сигнала, содержащую электромагниты возбуждения колебаний 6 и съема колебаний 7, систему компенсации фона выходного сигнала (на чертеже не показана), состоящую из двух поляризованных электромагнитов. Электромагниты обеих систем расположены на основании 1. В основании 1 выполнены 3 отверстия для закрепления на нем рамочного корпуса 2.

Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению осуществляется следующим образом.

Рамочный корпус 2 с четырьмя отверстиями устанавливают на основание 1 перпендикулярно посадочной поверхности и фиксируют его сначала с помощью одного штифта 8, закрепляют крепежными элементами, например винтами 9 и 10, замеряют резонансную частоту при отсутствии бокового ускорения затем задают боковое ускорение α, направленное перпендикулярно оси чувствительности акселерометра и замеряют резонансную частоту при боковом ускорении ƒ_⊥. После чего определяют изменение резонансной частоты Δƒ по формуле

Если значение Δƒ не удовлетворяет требуемому значению и меньше нуля, то ослабив винты 9 и 10 рамочный корпус 2 поворачивают относительно штифта 8 на малый угол α в направлении бокового ускорения а, если значение Δƒ больше нуля, то рамочный корпус 2 поворачивают относительно штифта 8 на малый угол β в сторону противоположную направлению бокового ускорения а, затем опять затягивают винты 9, 10 и повторив действия, описанные выше, начиная с измерения снова оценивают величину Δƒ. Таким образом, поворачивая рамочный корпус 2 на углы α и/или β добиваются требуемого значения Δƒ при боковом ускорении а, далее, не ослабляя винты 9, 10, т.е. не меняя угловое положение рамочного корпуса 2, выполняют по месту с рамочным корпусом 2 четвертое отверстие в основании 1 под второй штифт 11, затем вставляют штифт 11 в это отверстие, исключая тем самым угловое отклонение рамочного корпуса 2 относительно основания 1.

Предлагаемый способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению позволяет регулировать угловое положение рамочного корпуса относительно оси чувствительности акселерометра и тем самым подобрать такое положение рамочного корпуса, при котором воздействие боковых ускорений на показания акселерометра будет наиболее минимальным.

Таким образом, предлагаемый способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению позволяет измерять величину линейного ускорения в направлении оси чувствительности, по сравнению с аналогами, с повышенной точностью, надежностью и стабильностью.

Представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, относится к области изготовления, регулировки и испытаний навигационных приборов и устройств и может быть использован при регулировке виброчастотных акселерометров;

- для заявленного способа в том виде, в котором он охарактеризован в пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;

- способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении способен обеспечить повышение точности и надежности измерения линейного ускорения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению, заключающийся в выборе положения его элементов и узлов до получения выходного параметра, соответствующего требуемому значению и жесткой фиксации элементов и узлов, отличающийся тем, что один элемент с узлами - рамочный корпус устанавливают на второй элемент с узлами - основание перпендикулярно посадочной поверхности, фиксируют его с помощью штифта и крепежных элементов, определяют резонансную частоту при отсутствии бокового ускорения задают боковое ускорение а, направленное перпендикулярно оси чувствительности акселерометра, замеряют резонансную частоту при боковом ускорении ƒ_⊥ и определяют величину изменения резонансной частоты Δƒ по формуле:

при этом, если Δƒ не удовлетворяет требуемому значению, поворачивая рамочный корпус на углы α и/или β при ослабленной фиксации, добиваются требуемого значения определяемой при зафиксированном положении рамочного корпуса величины Δƒ, после чего, не ослабляя крепежные элементы, выполняют по месту с рамочным корпусом отверстие в основании и жестко фиксируют рамочный корпус вторым штифтом.