Датчик линейных ускорений

,801029 А 3(я) 6 01 Р 15/08 САЙКЕ ИЗОБРЕТЕНИ О равныосьее ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ С ТВ(71) Казанский ордена Трудового Крас-ного Знамени авиационный институтим, А.Н. Туполева(54)(57) датчик линейных ускоРений,содержащий упругий элемент в видедвухконсольной балки, цЕнтр которойжестко соединен с корпусом, а на свободных концах размещены идентичные инерционные массы, н преобразователи деформации, расположенные на взаимно противоположных широких гранях балки, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повыЫения чувствительности и точности измерения линейных ускорений, преобразователи деформации выполнены в виде преобразователей поверхностных акустических волн, при этом выполняющие одинаковую функцию встречно-штыревые преобразователи расположены наном расстоянии и по разные стороот плоскости, проходящей черезсимметрии балки перпендикулярношироким граням. еИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений при одновременном воздействии на корпус измерительного преобразователя угловых ускорений.Известен датчик линейных ускорений, выполненный в виде консольно закрепленной балки с размещенной на свободном конце сейсмической массой. На одной из широких граней балки, играющей одновременно роль звукопровода поверхностных акустических волн (ПАВ ), размещены передающий и приемный встречно-штыревые преобразователи ПАВ, которые служат для преобразования электрического сигнала в ПАВ и наоборот 1.Недостатки известного датчика линейных ускорений - высокие температурная погрешность и чувствитель. - .ность к угловым ускорениям.Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик ускорений, состоящий из .упругой симметричной консоли, жестко закреплен= ной по центру, на которой сверху и снизу наклеены преобразователи деформации Г 21. Этот датчик при соответствующей коммутации преобразователей деформации может быть использован для измерения, линейных уско-рений при одновременном воздействии на корпус датчика угловых ускорений.Недостатком известного технического решения является: низкая точность, так как при одновременном использовании четырех ПАВ-преобразователей деформации на одном и том же упругом элементе вследствие акустической генерация паразитных объемных и поверхностных волн )и электромагнитной связи между отдельными ПАВ-преобразователями деформации, нарушается линейность характеристики преобразования датчика в области малых величин линейных ускорений. Кроме того низка чувствительность вследствие неэффективного использования поверхностей широких граней упругого элемен та.Электрическая схема датчика в целом сложна,так как требуется использо ванне четырех усилителей.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения линейных ускорений.Поставленная цель достигается тем, что в датчике линейных ускорений, содержащем упругий элемент в виде двухконсольной балки, центр которой жестко соединен с корпусом, а на свободных концах размещены идентичные инерционные массы, и преобразователи деформации, расположенные на взаимно противоположных широких гранях балки, преобразователи деформации выполнены в виде преобразователей поверхностных акустическихволн, при этом выполняющие одинаковую Функцию встречно-штыревые преобразователи расположены на равном 5.расстоянии и по разные стороны отплоскости, проходящей через ось симметрии балки перпендикулярно ее широким граням.На чертеже представлена схемадатчика линейных ускорений, общий 10 вид.Датчик содержит упругий звукопровод 1, выполненный, например изпьезоэлектрика или металла. Выполняющие одинаковую функцию основные 5 элементы ПАВ-преобразователей деформации, а именно передающие 2,3 иприемные 4,5 встречно-штыревые пре-образователи; расположены .на взаимнопротивоположных широких гранях упругого элемента 1 на равном расстояниии по разные стороны от плоскости 00",проходящей через ось симметрии механической колебательной системы перпендикулярно широким граням упругогоэлемента. На свободных концах двухконсольной балки-звукопровода 1 размещены идентичные инерционные массыб и 7. Поверхностные акустическиеволны распространяются от передающихвстречно-штыревых преобразователейк приемным по поверхностям 8 и 9 звукопровода.Датчик линейных ускорений работает следующим образом.При подключении передающих преоб разователей 2 и 3 к источнику элект-рического сигнала на противоположныхшироких гранях звукопровода 1 возникают две ПАВ, которые по поверхностям звукопровода 7,8 устремляются к 40 приемным преобразователям .4 и 5. Приемные преобразователи, осуществляющие обратное преобразование энергииПАВ в электрические сигналы, подключаются к соответствующей электронной 45 аппаратуре, которая эти сигналы об"рабатывает.При воздействии на корпус датчика линейных ускорений вследствиеинерционных свойств масс б и 7 возникают взаимно противоположные деформации поверхностей 8 и 9 звукопровода, что приводит к изменению параметров электрических сигналов приемныхпреобразователей 4 и 5. Величина изменения параметров электрических сиг налов приемных преобразователей впределах упругих деформаций поверхностей звукопровода прямо пропорциональна величине воздействующих линейных ускорений.60 При воздействии на корпус датчика угловых ускорений поверхности звукопровода 8 и 9, благодаря выбраннойконструкции, испытывают одинаковыепо величине и знаку деформации, которые не вызывают изменений парамет1029085 Редактор С. Лисина Техред С,Мигунова Корректор,А. Ференц. Заказ 4968/42 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитетаСССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ров и электрических сигналов приемных преобразователей, а следовательно, не вызывают изменений показаний регистратора.Предлагаемое техническое решение обладает, во-первых, более высокой 5 точностью. Поскольку в предлагаемом датчике применяются лишь два ПАВ- преобразователя деформации на одном . и том же упругом элементе, то уменьшается величина акустической и 10 электромагнитной связи (благодаря уменьшению уровня параэитных объем".ных и поверхностных волн ), а следо вательно, повышается линейность характеристики преобразования датчика 5 в области малых величин линейных ускорений. Во-вторых, достигнута более высокая чувствительность вследствие .более эффективного использования поверхности широких граней упругого элемента путем максимально, возможного увеличения расстояния между передающим и приемным преобразователями, так как чувствительностьПАВ-преобразователя деформации прямо пропорциональна времени задержки,которое испытывает ПАВ, при прохождении расстояния между центрамиприемного и передающего встречноштыревых преобразователей. В-третьих, благодаря увеличению расстояниямежду передающим и приемным преобразователями увеличивается электрическая добротность ПАВ-преобразователядеформации, и разрешающая способностидатчика, которая одновременно увеличивает и точность и чувствительность, а также повышается линейностьфазочастотной характеристики ПАВпреобразователя деформации, а значит,и класс точности датчика в целом,вследствие минимйзации эффектов вто-.рого порядка. В-четвертых, упрощается электрическая схема датчика, таккак требуются лишь два усилителя.