Датчик ускорения с частотным выходом

 

640213

Зо

45

65 где а и fi — соответственно текущие значения измеряемого переменного ускорения и соответствующей ему частоты собственных колебаний резонатора.

Знаки «+» или « — » перед вторыми членами подрадикального выражения соответствуют направлению действия измеряемого ускорения.

Как видно из выражения (3), при измерении знакопеременных ускорений чувствительность известных датчиков с частотным выходом оказывается низкой, поскольку серийно производимые вторичные приборы (частотомеры или периодомеры) измеряют среднее значение частоты колебаний резонатора за конечный отрезок времени.

Применение специальных приставок, например, позволя.ощих измерять разность частот резонатора, сответствующих амплитудным значениям измеряемого ускорения противоположных направлений, значительно усложняет и удорожает вторичную аппаратуру.

Цель изобретения — упрощение конструкции датчика.

Для достижения поставленной цели в датчике упругие подвесы инерционной массы совмещены с резонатором, выполненным в виде плоской пружины, состоящей из трех параллельных балочек, консоли которых с каждой стороны соединены жесткой перемычкой, середины крайних балочек жестко заделаны в основание, а посередине внугренней балочки укреплена инерционная масса, при этом продольная ось пружины ориентирована перпендикулярно к оси чувствительности датчика, а момент инерции сечения внутренней балочки равен сумме моментов инерции сечений крайних балочек.

На чертеже представлена схема пре-лагаемого датчика ускорения с частотным выходом.

Датчик включает основание 1, резон» тор 2, инерционную массу 8, адаптер 4, возбудитель 5 колебаний и усилитель б, выход которого электрически соединен с измерительным прибором 7, Резонатор 2 выполнен в виде плоской пружины, состоящей из крайних балочек 8 и 9 и внутренней балочки 10, консоли которых жестко соединсны перемычками 11 и 12. Длинная ось резонатора 2 расположена нормально к оси чувствительности датчика. Середины крайних балочек 8 и 9 при помощи планок 18 жестко заделаны на основании 1, Инерционная масса 8 жестко укреплена в центре внутренней балочки.

Работа датчика осу ществляется следующим образом.

При воздействии измеряемого ускорения на инерционную массу 8 действует массовая сила противоположного направления, которая деформирует пружину-резона тор 2. Поскольку ширина балочки 10 равна суммарной ширине балочек 8 и 9, заделка последних выполнена посередине, а инерционная масса 8 укреплена в центре внутренней балочки 10, инерционная масса

8 и перемычки 11 и 12, являющиеся консолями резонатора 2, совершают плоскопараллельные перемещения. Пропорционально перемещению инерционной массы 8 возрастает момент инерции поперечных сечений резонатора 2, т. е. повышается его жесткость, вследствие чего увеличивается собственная .частота поперечных колебаний консолей (перемычек 11 и 12).

С изменением направления действия измеряемого ускорения инерционная масса перемещается в противоположном направлении, при этом аналогичным образом возрастает жесткость резонаторов и частота поперечных колебаний консолей. В остальной части работа датчика осуществляется аналогично прототипу: механические колебания адаптером 4 преобразуются в колебания электрического тока, которые усиливаются усилителем б по амплитуде и через возбудитель 5 воздействуют на перемычки

11 и 12 резонатора 2. С другой стороны от усилителя б сигнал поступает на измерительный прибор 7.

Так как в предлагаемом устройстве текущая частота собственных колебаний резонатора под нагрузкой всегда больше его начальной частоты, то чувствительность датчика при измерении знакопеременных (вибрационных) ускорений на порядок выше, чем в известной конструкции, что позволяет использовать его в комплекте с серийными частотомерами и избавляет от необходимости применять дорогостоящие специальные приставки.

Формула изобретения

Датчик ускорения с частотным выходом, содержащий укрепленную в корпусе на упругом подвесе инерционную массу, основание и пластинчатый резонатор, образующий совместно с электромагнитным возбудителем колебаний, адаптером и усилителем автоколебательный контур, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции датчика, в нем упругие подвесы инерционной массы совмещены с резонатором, выполненным в виде плоской пружины, состоящей из трех параллельных балочек, консоли которых с каждой стороны соединены жесткой перемычкой, середины крайних балочек жестко заделаны в основание, а посередине внутренней балочки укреплена инерционная масса, при этом продольная ось пружины ориентирована перпендикулярно к оси чувствительности датчика, а момент инерции сечения внутрен640213

Составитель Н. Мараховская

Редактор Е. Караулова Текред С. Антипенко Корректор И. Сим кина

Заказ 1007/1573 Изд. ¹ 792 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ней балочки равен сумме моментов инерции сечений крайних балочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 408219, кл. G 01 P 15/08, 1972.

2. Авторское свидетельство

5 № 392490, кл. G 01 P 15/08, 1973.