Акселерометр

 

Союз Советсннк

Соцнапнстичесннк

Ресяубпин

ОГ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,901916 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 23. 06. 80 (21) 2943722/18-10 (51)M. Кл.

G01 Р 15/13 с присоединением заявки М

3Ьэудэрэтэакэмб кеиэтэт

ВССР ао делам кзебрэтенн11 н еткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.01.82. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 02.02..82. (53) УДК 31 ° 768 (088. 8) Д.В. Лебедев, А.А. Лапко, С.А. Аникии, и А.Н. Любезнов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов.

Известны акселерометры, предназначенные для измерения линейных ускорений 1 1) и l2). Они имеют емкостной преобразователь перемещений, магнитоэлектрический узел силового уравновеШивания инерционного элемента, схему выделения и определения значения дей10 ствующего ускорения. Регулировка тока уравновешивания с помощью резистора, последовательно соединенного с обмоткой силовой компенсации, а такlS же компенсация нестабильности характеристик магнитной системы, осуществлены в акселерометре 12).

Недостатком этих акселерометров является отсутствие демпфирования инерционного элемента, что не позволяет использовать их для измерений при действии быстро меняющихся во времени (например, вибрационных) ускорений, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту является акселерометр, содержащий инерционный элемент, выполненный в виде многоплечевого маятника, .преобразователь перемещения и магнитоэлектрический узел силового урав" новешивания.. Датчики преобразователя перемещения и компенсационная обмотка узла уравновешивания размещены на концах маятника. В акселерометре име ется канал демпфирования, состоящий из датчика скорости, датчика демпфирующего момента, размещаемых также на,концах маятника и усилителя. На:водимая в обмотке датчика скорости

ЭДС усиливается усилителем и подается в датчик демпфирующего момента. Динамические характеристики акселерометра легко. регулируются изменением коэффициента усиления усилителя канала демпфирования (3).

Введение в конструкцию акселерометра дополнительной обмотки датчика

3 9019 скорости и идущих к ней токоподводов усложняет конструкцию. Кроме того, дополнительные токоподводы, увеличивая жест кост ь упру гого подвеса и нерционного элемента, снижают чувствительность акселерометра.

Цель изобретения - упрощение конструкции акселерометра и увеличение его чувствительности.

Укаэанная цель достигается тем, .1в что в акселерометр, содержащий инерционную массу, преобразователь перемещения, магнитоэлектрический узел силового уравновешивания и канал демпфирования, введены два последователь- 1S но соединенных резистора, подключенных параллельно цепи нагрузки усилителя постоянного тока узла силового уравновешивания. Вместе с цепью нагрузки, состоящей из последовательно соединенных обмотки компенсации и

,масштабирующего резистора, эти резисторы образуют сбалансированный мост, питающая диагональ которого подключена к выходу усилителя цепи уравнове- р шивания, а измерительная - ко входу усилителя канала демпфирования.

На фиг. 1 схематически показано устройство чувствительного элемента предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 - его электрическая схема.

4увствительный элемент содержит массу 1, подвешенную на упругом под-, весе 2, на которой расположены подвижные электроды 3 и 4 емкостного пре35 образователя неравновесия и каркас 5 с компенсационной обмоткой 6 узла уравновешивания и обмоткой 7 демпфиро4 вания, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 8 и магнито40 провода 9, крышку 10 с находящимся на ней электрическим блоком 11, неподвижные электроды 12 и 13, расположенные на полюсе магнита 8 и крышке 10.

Электроды 3 и 4, 12 и 13 образуют переменные конденсаторы емкостного

45 преобразователя 14.

Эл е кт ри ческая схема а к сел еромет ра (фиг. 2) содержит емкостной преобразователь 14 неравновесия, предварительный усилитель 15, фазочувствительный детектор 16, усилитель 17 постоянного тока, нагруженный мостовой схемой, состоящей из масштабирующего резистора 18, обмотки 6 и резисто- 55 ров 19 и 20. В измерительную диагональ включен вход усилителя 21, к которому через ограничивающий резис16 4 тор 22 подключена обмотка 7 демпфирования.

Акселерометр работает следующим образом, При отсутствии измеряемого ускорения электрическая схема сбалансирована, и выходное напряжение акселерометра Ов„„ снимаемое с масштабирующего резистора 18, равно нулю.

Напряжение разбаланса выходного моста равно нулю.

При действии по измерительной оси ускорения а масса 1 смещается, вызывая изменение емкостей преобразователя 14 неравновесия, которое преобразовывается в нем в амплитудно-модулированное напряжение. Напряжение с выхода преобразователя неравновесия усиливается, выпрямляется и с выхода усилителя 17 подается в питающую диа

Гональ моста.

Так как в мосте выполнено условие

R6+R18=R19+R20 и R19=R6, то токи, протекающие по ветвям моста, равны по величине и направлению и не вызывают появления разности потенциалов в измерительной диагонали моста, вследст,вие чего ток в демпфирующей обмотке 7 равен нулю. При взаимодействии тока, ,протекающего по ветви R6+R18, с полем

|постоянного магнита обратного преоб разователя возникает сила Р„, пропорциональная измеряемому ускорению и стремящаяся возвратить массу чувствительного элемента в исходное состояние.

При наличии измеряемого ускорения, изменяющегося во времени, на выходе усилителя 17 появляется напряжение, повторяющее форму измеряемого ускорения, пропорциональное ему и вызывающее протекание по параллельным ветвям моста одинаковых по форме, величине и направлению токов. Одновременно в измерительной диагонали моста появляется разбаланс напряжений, вызванный появлением ЭДС в обмотке обратного преобразователя в результате ее движения в поле постоянного магнита 8 с частотой измеряемого ускорения. Напряжение разбаланса моста, пропорциональное скорости смещения массы 1, усиливается усилителем 21 и подается в демпфирующую обмотку 7, При взаимодействии тока,, протекающего по демпфирующей обмотке 7, с полем постоянного магнита 8 возникает демпфирующая сила Fq, стремящаяся возвратить

15 формула изобретения

Фиг. 1

Феай

Заказ 12370/54 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 90191 массу чувствительного элемента в исходное состояние. Степень демпфирования регулируется величиной коэффициента усилителя 21 канала демпфирования. 5

Предлагаемая схема акселерометра, сохранив простоту регулирования динамических характеристик, позволяет убрать одну обмотку, сократить число выводов с подвижной части чувствитель- в ного элемента, а следовательно, упростить конструкцию, увеличить надежность, улучшить чувствительность акселерометра.

Акселе реме т р, соде ржащи и и не рционный элемент, закрепленный на упругом подвесе, магнитную систему, емкостной преобразователь, подключенный к усилителю, выход которого соединен с последовательно включенными резистог>

6 ром и обмоткой обратного преобразователя, канал электрического демпфирования, включающий в себя усилитель и обмотку демпфирования, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции акселерометра, в него введены два последовательно соединенных резистора, подключенных параллельно нагрузке канала усиления и образующих с ней сбалансированный мост, диагональ питаниA которого подключена к выходу канала усиления, а измери- . тельная диагональ соединена со входом усилителя демпфирующего канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент СИА N 3643513, кл. G 01 P 15/08, опублик. 1972.

2. Патент Великобритании И 1347213, кл. G 01 P 15/08, опубли к. 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

H 139089 кл. G 01 P 15/08, 1960 (прототип).