Угловой акселерометр

ВЕТСНИХсаииищие 9) (11) РЕСПУБЛИН 1)С 01 Р 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ССС ТНРЫТИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ елавин,иковдовогоный инстит тво СССР1976. Р, с х(21) 3233279/18-10(71) Казанский ордена ТруКрасного Знамени авиационим. А.Н. Туполева(54)(57) УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОИдержащий упругий элемент в й балки, укрепленной в корентру с размещенными на ней вателями и инерционными и на концах консолей, о т щ и й с я тем, что, с цеения чувствительности и точерения, преобразователь вывиде трех встречно-штыревых вателей поверхностных акусволк, при этом центр перереобразователя совпадает с етрии упругого элемента, апреобразователи расположерично относительно центра го преобразователя. консольнопусе попреобразоэлементамл и ч а юлью повышности иэмполнен впреобразотическихдающегоосью симмприемныены симмепередающИзобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению угловых ускорений при одновременном воздействии на преобраЗователькак угловых, таК и линейных ускорений.5Известен датчик ускорения, содержащий эвукопровод, выполненный в,виде упругой консольно закрепленнойбалки, на широких гранях которой расположены приемные и передающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП)акустических поверхностных волн, (АПВ). При изгибе упругого звукопровода, вызванного воздействием накорпус датчика угловых ускорений, 15взаимно противоположно изменяютсядлины путей распространения АПВмежду расположенными с обеих сторонэвукопровода передающими и приемнымиВШП, вследствие чего, в зависимости 20от методов преобразования (фазового,Временного или частотного), изменя,ются соответствующие параметры электрических сигналов приемных ВШП ( 1).Недостатком подобного датчика является то, что он обладает чувствительностью к линейным, ускорениям,снижающей точность измерений угловыхускорений,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является акселерометр, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями иинерционными элементами, расположенными на концах консолей ( 2 3.Недостатками такого датчика являются невозможность измерения постоянных угловых ускорений и высокие требования к измерительной аппаратуре,Целью изобретения является повышение точности и чувствительностиизмерения,Поставленная цель достигается тем,что в угловой акселерометр, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корпусепо центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элемен.тами, расположенными на концах консолей, преобразователь выполнен ввиде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустическихволн, при этом центр передающего преобразователя совпадает с осью симмет. 55рии упругого элемента, а приемныепреобразователи расположены симметрично относительно центра передающегопреобразователя.На чертеже представлена функциональная схема углового акселерометра,Акселерометр содержит упругий эвукопровод, выполненный, например, изпьеэоэлектрика или металла, передающий ВШП 2, приемные ВШП 3 и 4, сей" 65 смические массы 5 и 6, поверхности 7 и 8 звукопровода, корпус 9.Угловой акселерометр работает следующим образом.При подключении передающего В 1 ОП 2 к генератору высокой частоты (не показан) в эвукопроводе 1 возникают две бегущие АПВ, которые по поверхностям эвукопровода 7 и 8 устремляются к приемным ВШП 3, и 4, Приемные ВШП 3 и 4, осуществляющие обратное преобразование АПВ в электрический сигнал, подключаются к соответствующим входам фазового детектора (не показан), выходной сигнал которого обрабатывается, например фильтруется, и фиксируется регистратором (не показан). При воздействии на корпус углового акселерометра угловых ускорений, вследствие инерционных свойствсейсмических масс 5 и б, возникают взаимно противоположные деформации поверхностей 7 и 8 звукопровода. Например, поверхность 8 звукопровода изгибается выпуклостью вниз, что, соответственно, приводит к удлинениюи укорочению указанных поверхностейэвукопровода, а следовательно, и квозникновению фазового сдвига междуэлектрическими сигналами приемныхВШП 3 и 4. Изменения выходного сигнала Фазового детектора, пропорциональные величине воздействующих угловыхускорений, фиксируются регистратором,При воздействии на корпус углового акселерЬметра линейных ускорений поверхности 7 и 8 звукопровода испытывают одинаковые по величине и энаФу деформации, которые не вызывают дополнительного фазового сдвига между элекТрическими сигналами приемныхВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывают изменений показаний регистратора.Предлагаемая система передающего и двух симметрично расположенныхотносительно него приемных ВШП не ограничивается лишь возможностью использования фазового способа для измерения величины угловых ускорений, Подобная конструкция пригодна для дополнительного фазового сдвига между электрическими сигналами приемных ВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывает изменений показаний регистратора.Предложенная система передающегодвух симметрично расположенных относительно него приемных ВШП не ограничивается лишь воэможностью использования фазового способа для измерения величины угловых ускорений. Подобная конструкция пригодна для применения временного способа, суть ко. торого в том, что величина измеряемых угловых ускорений преобразуется в изменение времени (или разности1030733 Составитель Н. МараховскаяРедактор Н. Лазаренко ТехредМ.Гергель КорректорО, Билак Заказ 5203/45 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП фПатент, г, ужгород, ул. Проектная, 4 времени) прохождения импульсных АПВ между передающим и приемными ВШП. При использовании временного способа возможно применение цифрового регистратора.Если несколько усложнить систему ВШП, а именно на широкой грани звукопровода дополнительно расположить еще один передающий ВШП, причем система иэ двух передающих и двух при" емных ВШП будет симметричной относи тельно плоскости симметрии механической колебательной системы, то для измерения величины угловых ускорений мбжно применять или фазовый, или временной, или частотный способы. 15 Причем два последних облегчают использование цифровых регистраторов, Измерение времени или частоты осуществляется известными способами.Применение углового акселерометра, рО содержащего упругий эвукопровод АПВ,центры противоположных узких гранейкоторого жестко соединены с корпусом,а на свободных концах размещены равные по величине сейсмические массы,при условии, что ось симметрии механической колебательной системы лежитв одной плоскости, перпендикулярнойширокой грани звукопровода, с осьюсимметрии системы передающего (илидвух передающих) и симметрично расположенных относительно него (них) двухприемных ВШП, нанесенных на широкуюгрань эвукопровода, позволяет повысить точность измерения постоянныхи знакопеременных угловых ускорений,при одновременном воздействии на корпус акселерометра постоянных и/илизнакопеременных линейных ускорений,величина которых для конкретной конструкции ограничивается условием упругих линейных деформаций поверхностей звукопровода.