Акселерометр

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п)901914 (61 ) Допол н и тел ьн ое к з вт. с вид- ву (22) Заявлено 30. 06. 80 (21)2950968/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 01 Р 1 /08

)оеудерстеенный квинтет

СССР (53) УДK 531.768 (088. 8) Опубликовано 30.01.82. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 02. 02 . 82па лелем нзобретеннй н открытий (72) Автор изобретения

С. Ф. Коновалов

Московское ордена Ленина и ордена Трудов

Знамени высшее техническое училище им. Н (71) Заявитель (54) ИКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к маятниковым компенсационным акселерометрам.

Известные конструкции компенсационных маятниковых акселерометров с камневыми опорами и магнитными подвесами для уменьшения погрешностей чувствительности путем уменьшения трения и моментов тяжения в подвесе требуют обеспечения полного гидростатическо10 го взвешивания узла чувствительного элемента и надежного термостатирования, что, в свою очередь, увеличивает время готовности и приводит к ухудtS шению точностных характеристик (1) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является устройство, содержащее маятниковый чувствительный элемент, закрепленный в корпусе, диф- ференциальный емкостный датчик угла, подключенный к источнику переменного напряжения и соединенный со.входом усилителя, и датчик момента, подклю ченный к выходу усилителя j2).

Недостатком конструкции этого акселерометра является наличие момента упругого противодействия в подвесе, возникающего при отклонении маятникового узла от нулевого положения, приводящее к нестабильности нулевого сигнала акселерометра.

Цель изобретения - повышение точности измерения ускорения.

Поставленная цель достигается тем, что последовательно емкостям датчика угла включены две идентичные катушки и нду кти в ности, образ ующи е с емкостным датчиком колебательный контур, причем частота источника переменного напряжения выбрана равной частоте половинной мощности колебательного контура в дорезонансной области его частотной характеристики.

На фиг. 1 и 2 представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра; на фиг. 3 и 4 - вариант схе901914 аь U

».в Сг ы "

3 мы с индуктивным датчиком угла; на фиг. - графики, поясняющие работу устройства.

Акселерометр (фиг. 1) содержит катушку 1 моментного датчика, маятниковый узел 2 с упругим подвесом и неподвижные пластины 3 и 4 емкостного датчика угла, подвижные пластины которого установлены на маятниковом узле для упрощения графической части не показаны . Неподвижные и подвижные пластины 3и 4 образуют.дифференциальный емкостный датчик С„ и С угла

";фиг. 2) . К емкостям датчика вклече»ы последовательно две идентичные ка »$ тушки L индукти вности, образующие с ним колебательный контур. Частота источника переменного напряжения U„ запитывающего контур, равна частоте половинной мощности колебательного контура в дорезонансной области его частотной характеристики.

Для варианта конструктивной схемы акселерометра с индуктивным датчиком угла, образованным якорем 5 и катушками 6 и 7 (Фиг. 3),L» и L< катушки дифференциального индуктивного датчика с ийдуктивностями (l 4) включаются в колебательный контур путем подсоединения двух идентичных емкостей

С последовательно к катушкам 1» и 1- .

Акселерометр работает следующим образом.

При подключении емкостного датчика угла к источнику переменного напряже3$. ния "п»»т (Фиг. 2) возникают электрические силы притяжения подвижных пластин к неподвижным 3 и 4:

С 0 С где 5„и 3» - зазоры между подвижными и неподвижными пластинами;

С» и С„- емкости плеч дифференци- 4$ ального емкостного дат чика; 1 „и Ос - разности потенциалов между подвижными и неподвижными пластинами дат- $в чика, имеющие вид и, ю,, М, С„СО

4 где (д - круговая частота источника переменного напряжения 1„„т; дейст вующее значение пи т ающего напряжения;

L и — соответственно эквивалентная индуктивность и активное сопротивление колебательного контура.

Равнодействующая этих сил равна (ю) (сд- С-У-. 9 ggup - — "1 ") - а+- Сео- — ") - )Ч +

Cð Co Û Ср, C»d" где С,— емкость каждой из плеч датч чика угла при нейтральном по.ложении маятникового узла 2; a — абсолютная диэлектрическая проницаемость среды между пластинами; площадь пластин; смещение маятникового узла, отнесенное к зазору при нейтральном положении.

Для источника переменного напряжения, частота которого равна частоте половинной мощности колебательного контура в дорезонансной области его частотной характеристики, при малых

Ьтклонениях маятникового узла 2

При этом, в случае когда. коэффициент при равен жесткости упругого подвеса, момент, создаваемый рав-: нодействующей, компенсирует упругий момент подвеса маятникового узла.

При наличии измеряемого ускорения, маятниковый узел отклоняется на угол ф (фиг. 1}, изменяются емкости плеч емкостного датчика и вырабатывается ток обратной связи, соответствующий измеряемому ускорению.

Аналогичным образом работает вариант акселерометра, представленного на фиг ° 3 и 4.

Наличие дрейфа нуля усилителя и датчика угла не приводят в предлагаемой конструкции к появление нулевого сигнала акселерометра, так как жесткоэть подвеса скомпенсирована отрицательной жесткостью, вносимой датчиком угла. Таким образом достигается повышение точности измерения ускорения.

901914

5 . Формула и зобретения

Акселерометр, содержащий маятниковый чувствительный элемент, закрепленный в корпусе, дифференциальный емкостный датчик угла, подключенный к источнику переменного напряжения и соединенный со входом усилителя, и датчик момента, подключенный к выходу усилителя, о т л и ч à ю щ и- й- 1О с я тем, что, с целью повышения точности измерения ускорений, последовательно емкостям датчика угла включены две идентичные катушки индуктивности, образуюцие с емкостньнл датчи- 15 ком колебательный контур, причем частота источника переменного напряжения выбран равной частоте половинной мощности «олеГ.ательного контура в дорезонансной области его частотной характеристики.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Навигация, наведение и стабилизация в космосе. Под ред. Дж. Э. Миллера. И., "Иашиностроение", 970, с.. 195, 201 ..

2. Акселерометр на кварцевой подвеске с силовой компенсацией. — "Экспресс-информация. Испытательные приборы и стенды", 1970, Г" 6, реф. 42 (прототип).

901914

Составитель К. Лукомский

Редактор Е. Папп Техред С. Мигунова Корректор Г.

Заказ 12370/54 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130)5 Москва, Н-)5 Рабская наб. д. 4/)

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