Датчик ускорений

 

(72) Авторы иэобретення

I

А. А. Крестьянинов и Г. Г. Смирнов

4 (7I ) Зааввтель (54) ДАТЧИК УСКОРЕНИЙ

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к вибрацнонно-частотным датчикам акселерометров.

Известные датчики акселерометров со стержневыми пластинчатыми резонаторами (1) и камертонными резонаторами (2) обладают недостаточной чувствительностью, имеют относительно нелинейную выходную характеристику.

Нанболее близким по техннческой сущности н достигаемым результатам явля ется устройство, содержащее инерционную массу, закрепленную в корпусе на плоско-. параллельном нружинном подвесе, стержневые резонаторы, размещенные соосно между инерционной массой и корпусом, и систему возбуждения колебаний резонатор (1.

Недостатком устройства является относительно низкая чувствытельность устройства, обусловленная невозможностью значительного увеличения инерционной массы при нзготовлении.датчнка из одной заготовки. для увеличения чувствительности

9 в датчике ускорений основание подвеса инерционной массы выполнено в форме бруса, а инерционная масса — в виде рамки, охватывающей брус. Причем резонаторы выполнены в форме камертонов, стержни каждого из которых прогнуты внутрь резонатора на величину, меньшую толщины стержня, а в местах крепления резонатора выполнены .выборки, образующие несимметричную упруго-шарнирную заделку

Ю стержней, причем для уменьшения влияния угловых ускорениЯ основание подвеса инерционной массы может быть выполнено

Н-образным.

На фиг. 1 представлена упрощенная

15 конструктивная схема датчика ускорений;

HB фиг. 2 — камертонный резонатор; на фиг. 3 — вариант конструкции датчика ускорений с Н-образным основанием подве-са. О Устройство содержит инерционную массу 1, закрепленную с помощью плоскопа раллельнаго подвеса 2 на основании подвеса 3, выполненного в форме бруса. Своими торцами основание подвеса 3 жестко

3 8535 закреплено в корпусе (для упрощения чер тежа не показан). Между основанием подвеса 3 и инерционной массой 1 расположены камертонные резонаторы 4. Система возбуждения колебаний состоит из при5 емников колебаний 5, устройства возбуждения 6 и усилительно-преобразовательного устройства 7.

Резонатор состоит из двух стержней

8, в местах соединения которых выполне- 1р ны выборки 9, образующие упруго-шарнирную заделку 10 толщиной и,(. Стержни 8 резонатора имеют предварительный прогиб внутрь на величину А, соизмеримую с толщиной стержней Ь .

Йатчик ускорений работает следующим образом.

При появлении ускорения % по измерительной оси на инерционную массу 1 действует инерционная сила. В результате, один из камертонных резонаторов сжимается, а другой растягивается, при этом изменяются частоты их колебаний. Раэ— ность частот несет в себе информацию об измеряемом ускорении. 25

Несимметричная упруго-шарнирная заделка резонаторов B предлагаемой конструкции выполняется таким образом, чтобы стержни резонатора подвергались внецентренному нагружению,, ориентированному 30 так, что обеспечивается направленная к оси резонатора потеря устойчивости каж» в дого резонатора. Кроме того, половина зазора между стержнями в каждом резонаторе выбирается гарантированно больше 35 амплитуды колебаний стержня при возбуждении резонатора, но меньше допустимой деформации, стержней резонатора после по« тери устойчивости при сжатии. Основание упругого подвеса может быть выйолнено 4о

Н-образным (см. фиг. 3), что повышает крутильную жесткость упругого подвеса при кручении (при сохранении той же . жесткости в направлении оси чувствительности) за счет увеличения плеч пружинно- 45 го yhpyroro подвеса. Это повышает частоту крутильных колебаний инерционной массы.

51 4

Конструкция предлагаемого датчика ускорений позволяет. повысить чувствительность датчика, а при уменьшении габаритов и веса сохранить высокую чувствительность, обеспечивает более высокую меха.-ническую прочность чувствительного элемента, что в конечном -итоге позволяет расширить его эксплуатационные возможности.

Формула изобретения

1. Йатчик ускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на плоскопараллельном пружинном подвесе, стержневые резонаторы, размещенные соосно между инерционной массой и корпусдм, и систему возбуждения колебаний резонаторов, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, основание подвеса инерционной массы выполнено в форме бруса, а инерционная масса — в виде рамки, охватывающей брус, причем резонаторы выполнены в форме камертонов, стержни каждого из которых прогнуты внутрь резонатора на величину, меньшую толщины стержня, а.в местах крепления резонатора выполнены выборки, образующие несимметричную ytrpyro-шарнирную заделку стержней.

2. Йатчик ускорений по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения влияния угловых ускорений, основание подвеса инерционной массы выполнено

Н-образным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 556385, кл. G 01 P 15/08

03,03.7 7.

2. Патент США N. 3440888, кл. 73-517, опублик. 13.10.65.

3. Авторское свидетельство СССР

М 402805, кл. 5 0З. P 15/08, 19.10.73 (прототип).

S 3551

Фиг.

Фиг 2 фи@ Р

Составитель К. Лукомский

Редактор О. Филиппова ТехредН.Ковалева Ксрректор Н. Швыдкаят

Заказ 5665/21 Тираж 907 IIoaaисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4