Чувствительный элемент датчика ускорений с частотным выходом
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социапистическнк
Республик
< > 678431 (61} Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 13.12.77 (21) 2555049/18-10
G 01 P 15/08 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
Опубликовано 0568.79. Бюллетень М 29
Дата опубликования описания 05.0879
{53) УДК 5З1. 7б8 (088. 8) (72) Авторы м 3 фо р е т е и и я ° ° Р Е С т Ь и Н И Н О В, . 1 . СМИРНОВ И М . В . МИХайЛОВ (71) 3 аявитель (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА
УСКОРЕНИЙ С ЧАСТОТНЫМ
ВЫХОДОМ
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в устройствах и приборах, измеряющих или обрабатывающих информацию об ускорениях прямолинейного дви5 жения подвижных объектов, в частности в датчиках ускорений с частотным выходом
Известны чувствительные элементы струнного типа датчиков ускорений с частотным выходом, работа которых основана на зависимости частоты собственных колебаний струны от ее натяжения инерционным усилием (1). Недостатком струнных чувствительных элементов является нестабильность параметров во времени из-за необходимости большого начального натяжения струны и некачественности места заделки струны. Более стабильные парамеры имеют чувствительные элементы, которые вместо струны имеют резонатор типа стержня, при этом реализуется практически идеальная заделка резонатора и из-за наличия собственной жесткости не требуются его на-. чальные натяжения. Чувствительные элементы струнного типа имеют малую прочность и стойкость к механическому воздействию,.чего лишен чувствительный элемент в виде резонатора типа стержня. Однако оба они не имеют защиты от перегрузок, что приводит к разрушению чувствительного элемента, а вместе с этим и датчика ускорений с частотным выходом в целом.
Наиболее близким по технической сущ-. ности является чувствительный элемент датчика ускорений с частотным выходом, который содержит основание, инерционную массу на плоскопараллельном пружинном подвесе и резонатор стержневого типа (21. Это устройство используется по назначению в датчиках с частотным выходом, однако оно не имеет достаточной перегрузочной способности по измеряемому параметру — ускорению. Как показала практцка применения его, при превышении рабочего диапазона в 2-5 раз (в зависимости от относительной девиации выходного сигнала — частоты резонатора) чувствительный элемент получает необратимые остаточные деформации в резонаторе и теряет работоспособность. Этот недостаток особенно часто проявляется при ударных воздейст- виях вследствие того, что физическая природа ударного ускорения и измеряемоГо параметра — одинаковы. Йэбавить678431
20
25 ся от этого недостатка можно было бй, предложив выполнение упоров в подвижной -системе, однако, вследствие того, что рабочие деформации стержневого резонатора невелики (3-5 мкм) в .рабочем диапазоне измерения, на современном уровне развития технологии невозможно получить зазоры достаточной площади и величиной 5-10 мкм.
Создание сбОрных конструкций, обес печивающих надежные зазоры подобных размеров, также исключительно сложная задача.
Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Для достижения этой цели в чувствительном элементе пружинный подвес снабжен дополнительными плоскими пружинами, размещенными. между инерционной массой и основными пружинами подвеса, а в инерционной массе выполнены симметрично продольной оси чувствительного элемента выступы, которые отделены от основания микрозазорами, около которых по толщийе основайия выполнены выборки.
На чертеже показан предлагаемый элемент, На основании 1 .расположены инерционный груз 2 с выступами З,,основными 4 и дополнительными 5 пружинами" упругого подвеса, резонатором 6 выступы 3 отделены от основания 1 микрозазорами 7, .в районе которых выполнены выборки 8 по толщине инерционного груза 2.
Работа предлагаемого чувствительного элемента датчика ускорений происходит следующим образом. При действии ускорения по оси чувстви:тельности инерционное усИЛие сжимает или растягивает резонатор, изменяя собственную частоту его колебаний. С резонатора сигнал поступает в схему обработки результатов измерений.
Введение в упругий подвес дополнительных пружин 5 позволяет увеличить перемещение инерционного груза относительно подвижного конца резонатора, связанного с основными пружинами подвеса. На практике достаХ 4
4 точно 2-3-кратного усилия, так как получение на площадках до 1 мм зазоров 20-30 мкм,, например, методом электроискровой обработки уже освоено современной технологией. Выполнение.выборок в районе зазоров позволяет уменьщить площадь обработки и тем самым повысить технологичностЬ чувствительного элемента.
В рабочем диапазоне ускорений предлагаемая система защиты резонатора от перегрузок не искажает зави ; симости изменения частоты резонторф от измеряемого ускорения. При дости,жении определенного б д о с дп Ос 1 где омакс максимальное ускорение рабочего диапазона; осст — УскоРение пРи котоРом чувствительный элемент перегружается, инерционный груз ложится на упоры основания, после чего резонатор практически не нагружается. формула изобретения
Чувствительный элемент датчика ускорений с частотным выходом,,содержащий инерционную массу, укрепленную на плоскопараллельном пружинном подвесе, стержневой. резонатор и основание, отличающийся тем, что, с целью расиаире ия диапазона измерений, он снабжен дополнительными плоскими пружинами, размещенными между инерционной массой и основными пружинами подвеса, а в инерционной массе выполнены симметрично продоль40 ной оси чувствительного элемента выступы, отделенные от основания микрозазорами, около которых по толщине основания выполнены выборки.
Источники информации, принятые во
45 внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9402805, кл. С 01 Р 15/08, 1971 °
2. Авторское свидетельство СССР
9556385, кл. G 01 P 15/08, 1975.
ЮИИПИ Заказ 4550/35
Тираж 1090 Подписное
Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4
