Акселерометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030378(21) 2586194/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 25.0879 оюллетень М 31

Дата опубликования описания 250879

<ц681376 (51)M. Кл 2

G 01 P 15/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 531 768 (088.8) (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя П.Н. Богатов, В.Н. КорШев, В.ц, Харитонов и Ю.М. Спалек (71) Заявитель (54) AKCEJIEPOMETP

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к системам приборов и средств автоматизации для получения информации о величине измеряемых параметров, и мо- 5 жет быть использовано для измерения ускорений и вибраций в широком диапазоне температур на изделиях космической, авиационной, судостроительной техники и в других областях народного хозяйства.

Известны тензопреобразователи механических величин, у которых уменьшение температурной погрешности осуществляется технологической схемной t5 компенсацией или введением дополнительных активных стабилизирующих элементов (1).

Недостатками известных устройств являются сложность компенсации температурной погрешности, ограниченный температурный диапазон работы тензопреобраэователей, низкая надежность приборов и значительное время подготовки к измерениям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термостатированный тензоакселерометр, содержащий корпус, расположенную в нем балку с инерционной массой на 30 конце и стабилизирующим температуру элементом, и прибор регулировки температуры (2).

Однако в этом устройстве не обеспечиваются условия для быстрого переноса тепла от диффузионного резистора к тензорезистору, что увеличивает время подготовки устройства к измерениям.

Локальный нагрев областей, прилегающих к диффузионному резистору, приводит к термическим напряжениям в контактных площадках и корпусе балки акселерометра, что обусловливает его низкую надежность.

Необходимость формирования дополнительного диффузионного резистора, служащего нагревательным элементом, усложняет конструкции.

Цель изобретения — уменьшение времени подготовки к измерениям, увеличение надежности и упрошение конструкции.

Для этого в предлагаемом акселерометре на части балки под тенэорезисторами, являющейся одновременно нагревательным элементом, установлены контакты, соединенные с приборо.1 регулировки температуры, 681376

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого акселерометРа

Устройство содержит корпус балки

1, в теле которого сформирован тензорезистор 2 (корпус балки условно разделен на деформированную часть 3 5 и часть для заземления 4), измерительный прибор 5, регулирующий температуру элемент б, контактные площадки

7, чувствительный к изменению температуры элемент 8 и контактные площад- 10 ки 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием измеряемого механического параметра конец коРпуса балки 1 отклоняется от начального положения, создавая механические напряжения в тензорезисторе 2, расположенном в теле деформируемой части 3.

Механические напряжения преобразуются 20 тензорезистором 2 в электрический сигнал, который регистрируется измерительным прибором 5. При пропускании электрического тока от регулирующего температуру элемента б через контактные площадки 7 происходит разогрев деформируемой части 3 балки эа счет выделения в ней джоулева тепла. Поток выделенного тепла нагревает тензореэистор, и чувствительный к изменению температуры элемент 8, управляющий 30 сигнал от которого поступает на регулирующий температуру элемент 6, поддерживает заданную температуру в деформируемой части 3 балки. Контактные площадки 9 и 10 служат для коммута- 35 ции тенэорезистора 2 и элемента 8, Совмещение нагревательного элемента с деформируемой частью балки, в которой сформированы тензорезисторы и чувствительный к изменению температу- 40

Ры элемент, позволяет уменьшить время подготовки акселерометра к измерениям, т.е. то время, за которое тенэореэисторы нагреваются до заданной температуры Причинfg по которой это происходит, можно проиллюстрировать, рассмотрев одномерный стационарный случай уравнения теплопроводности

dQ „dT (. Д б х

50 где — — скорость переноса количества теплоты через площада с3Т ку дЯ; по нормали к ней; — градиент температуры1

К вЂ” коэффициент теплопроводности.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий корпус, расположенную в нем консольно укрепленную балку с инерционной массой на конце, тенэорезисторами и стабилизирующим температуру элементом, и прибор регулировки температуры элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени подготовки акселерометра к измерениям,увели-, чения надежности и упрощения конструкции, на части балки под тенэорезисторами, являющейся одновременно нагревательным элементом, установлены конт акты, соединенные с прибором регулировки температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 434284, кл. G 01 L 1/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 504978, кл. G 01 Р 15/12, 1970.

Джоулево тепло выделяется в каждом =-лементарном объеме нагревательного элемента в непосредственной близости поверхности р.-п-перехода, электрически изолирующего тензореэистор от нагревательного элемента, причем площадь поверхности р-п-перехода, погруженного в нагревательный элемент, достаточно велика при малом объеме тела тензорезистора.

Большой градиент температур между нагревательным элементом и тензорезистором (или элементом, чувствительным к изменению температуры) за счет разделяющего их слоя создается при незначительной разности температур между нагревательным элементом и тензорезистором, что увеличивает надежность устройства в работе ° Таким образом исключается перегрев остальных элементов акселерометра, приводящий к их разрушению из-эа разности термических коэффициентов расширения материалов, из которых они изготовлены, исключаются термические напряжения между частями элементов из одинакового материала вследствии того, что джоулево тепло выделяется однородно во всем объеме нагревательного элемента.

Упрощение конструкции достигается тем,что нет необходимости отдельно формировать диффузионный резистор, осуществляющий подогрев тензорезистора.

681376

Заказ 5079/41

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная,4

Составитель H. Мараховская

Р актрис Т. Иванова Техред М.Петко Корректор В.Бутяга

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35< Ра шская наб. д. 4 5