Струнный акселерометр

 

О П И С А п -И"

ИЗОБРЕТЕНИ

Союз Саеетсим»

Сециаиистичесиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) ЗаЯвлено 0911.76 (21) 2418571/18 с присоедииеиием заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 1504.79.Бюллетень

Дата опубликования описания 15.

5/08

Государственный номмтет

СССР по делам мзобретеннй м открытмй. 768

8.8) (72) Авторы

ИЗОбрЕТЕНИП В. Е. Мельников и Е. И. Мельникова (71) ЗаГеВИтЕЛЬ Московский ордена Ленина авиационный институт им. С, Орджоникидзе (54) СТРУННЫЙ AKCEJIEPONETP

Изобретение относится к технике инерционной навигации и управления и может быть использовано для расширения диапазона измерения ускорений струнными акселерометрами. 5

Известны струнные акселерометры, выходным сигналом которых является изменение частоты генерации автогенератора (1) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является струнный акселерометр (2), состоящий из консольного кварцевого стержня, двух металлизированных кварцевых струн, укрепленных на стержне по раз- <5 ные стороны от его оси и помещенных в зазор магнитной системы, и усилителя автогенератора с мостовой схемой; одна диагональ которой.подключена к входу, а вторая — к выходу усилителя.

К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченный диапазон измеряемых ускорений из-за нелинейности статической характерис-. 5 тики, особенно на границах диапазона, где нелинейность выносит недопустимые погрешности. Кроме того, известный акселерометр имеет малую крутизну характеристики.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышение чувствительности в каждом диапаэоне.

Это достигается тем, что в предлагаемый струнный акселерометр введены две дополнительные струны, расположенные параллельно рабочим струнам в той же плоскости, дополнительный усилитель автогенератора и пороговая схема с реле, при этом дополнительные струны включены в смежные с рабочими струнами плечи мостов, которые подключены к входам усилителей автогенераторов через переключающие контакты реле, а пороговая схема подключена к выходам усилителей автогенераторов.

На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства; на фиг.

2 — электрическая схема включения элементов струнного акселерометра.

На поверхности кварцевого стержня

1, консольно укрепленного в корпусе

2, укреплены своими концами рабочие струны 3 и две дополнительные струны 4, жестко прикрепленные к стойкам

5 и 6, которые, в свою очередь, жестко укреплены на поверхности стержня 1.

Ось У вЂ” ось чувствительности. Струны

3 и 4 — металлиэированы, находятся в з 657 рабочем зазоре постоянного магнита 7 и включены в смежные плечи мостовых схем 8, 9, диагонали которых подключены к .входу и выходу усилителей 10, 11 автогенераторов. Диагонали мостовых схем 8 и 9 подключены к входам усилителей 10 и 11 соответственно 5 через контактную группу 12 реле 13, которое упрачляется логическим устройством. 14, включенным на выходы усилителей 10, 11.

Работа акселерометра происходит следующим образом. Металлизированные кварцевые струны 3 и 4 включены в смежные плечи мостовых схем 8, 9 контуров струнных автогенераторов, в состав которых входят также усилители 10, ll и постоянные магниты 7.

Контур автогенератора обеспечивает получение поперечных колебаний либо основных струн 3, либо дополнительных 4. Частота автоколебаний струн 20 определяется их геометрией, упругими константами и характером напряженного состояния струн. Тот факт, что и основная струна 3 и дополнительная

4 в каждом из двух автогенераторов 25 включены в смежные плечи мостовых схем 8, 9 и одновременно находятся в рабочем зазоре постоянного магнита

7 свидетельствует о том,что обе струны потенциально способны возбудиться Я) в данной схеме. Однако одновременно возможно существование автоколебаний только одной из струн (3 и 4) в каждом из автогенераторов, а именно той из них, которая включена в цепь положительной обратной связи усилителя

10 или 11. При этом автоколебания второй струны возникнуть не могут, так как она, будучи включена в смежное плечо моста, оказывается включенной в цепь отрицательной обратной связи соответствующего усилителя.

Струны 3, 4 можно поменять ролями, если точки диагонали моста подсоеди нить, например, к другим входам дифференциального усилителя 10 или 11, 45 что возможно осуществить с помощью контактной группы 12 реле 13. В результате будет реализован режйм автоколебаний струны, которая ранее не колебалась, и наоборот. 50

Реле 13 управляется логическим устройством 14, подключенным к выходам усилителей 10.и 11 °

Наличие в смежных плечах мостовых схем 8 и 9 двух электрических элемен- 55 тов струн 3 и 4 одинаковой физической природы, находящихся в одинаковых температурных условиях (укреплены на од-. ном чувствительном элементе в непосредственной близости друг от друга), позволяет стабилизировать степень, баланса моста во всем диапазоне рабочих температур акселерометра.. При этом в электрическом смысле струны 3 и 4 взаимозаменяемы. Если одна в данный момент является рабочей и находится в б5

355 4 состоянии автоколебаний, другая выполняет роль эквивалентного сопротивления, При срабатывании реле 13 они меняются ролями.

В начальный момент времени, т.е. перед выполнением тактической задачи . электрическая цепь (рис; 16) сформирована таким образом, что обеспечен режим автоколебаний струн 4, более удаленных от оси стержня 1 и, следовательно, более чувствительных к его деформациям в поле инерционных сил.

Струны 3 при этом выполняют роль эквивалентных сопротивлений. При появлении измеряемых ускорений, параллельных оси У,происходит изгиб стержня 1, изменяющий характер напряженного состояния струн 3 и 4 и частоты их механических, поперечных колебаний.

Разность частот поперечных автоколебаний струн 4, работающих в рассматриваемый момент, есть мера измеряемых ускорений. При увеличении разности частот струн 4 до зиачения, соответствующего границе диапазона измерений, установленного заранее для этих струн, срабатывает логическое устройство 14, подключенное к выходам усилителей 10,11,.и включает реле 13, которое посредством контактов 12 коммутирует входные цепи усилителей 10, 11. Новое положение контактной группы

12 переводит в рабочее состояние струны 3, и дальнейшая информация об измеряемых ускорениях получается по разности частот этих струн °,При этом в вычислителе, схема которого не представлена, необходимо учесть изменение единицы младшего разряда кода ускорения и скорости.

При уменьшении измеряемых ускорений до установленных границ происходит отключение реле 13 и повторное возбуждение струны 4.

Граница переключения режимов устанавливается заранее, исходя из соображения обеспечения требуемой линейности статической характеристики на каждом из поддиапазонов.

Формула изобретения

Струнный акселерометр, содержащий консольный кварцевый стержень с двумя рабочими металлизированными кварцевыми струнами, укрепленными на стержне по разные стороны его оси и помещенными в зазор магнитной системы, и усилитель автогенератора с мостовой схемой, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен двумя дополнительными струнами, расположенными параллельно рабочим струнам в той же плоскости,. дополнительным усилителем автогенератора и пороговой схемой с

657355

Фиа 1

Составит ель Е. Швецов

Редактор С. Хейфиц Техред O.Андрейко Корректор О. Билак

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений-и открытий

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

Заказ 1785/44

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 реле, при этом дополнительные струны включены в смежные с рабочими струнами плечи мостов, которые подключены к входам усилителей автогенераторов через переключающие контакты реле, а пороговая схема подключена к выходам усилителей автогенераторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новицкий П. В. и др. Цифровые

Приборы с частотными датчиками, Л., 1970, с. 157-162.

2. Авторское Свидетельство СССР

5 М 535513, кл. G 01 Р 15/08, 1975.