Электростатический акселерометр

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ия парамет ь изобрете акселерои датчика о момен ого 47902 МЕТР ри- роСл СЛ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГННТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский иолитехническинс гитут им. М.И. Калинина(56) Кудряшов Э.А., Малыгина Н.ВТемников В.А. Метрологические характеристики простого измерительпреобразователя емкости в напряжние постоянного тока с гиперболической функцией преобразонания, Дчики автоматических систем, Омск1985, с, 37 -41,Патент Великобритании 11 20к.н. С 01 1 15/13, 1980,(57) Изобретение относится к измтельной технике и может найти ши кое применение для измер ров движения объектов. Ц ния - повышение точности метра за счет линеаризаци перемещения и исключения тов тяжения. ель достигается п включения гиперболических цепей линеаризации на операционных усилителях 8 и 9 в цепь обратной связи компенсационной схемы соединением выходов усилителей 8 и 9 через фазочувствительные демодуляторы, дифференциальный усилитель 12 и сумматоры 13 и 14 с входами питания гиперболических цепей и использования импульсного источника 16 питания, Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений на электродах 4, 6 и 5 7, что линеаризует характерисэлектростатического компенсатора, 1 ил, 3 1525586 1Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти широкое применение для точных измерений линейных ускорений, ускорений силы тяжести и параметров движения объектов.Цель изобретения - повышение точности акселерометра эа счет линеаризации характеристики и исключения моментов тяжения емкостного датчика перемещения акселерометраНа чертеже показана принципиальная схема акселерометра.Акселерометр содержит подвижный 15 чувствительный элемент 1, например из кремния, на упругом подвесе 2 и корпус 3, На чувствительном элементе 1 расположены два изолированных электрода 4 и 5. По обе стороны 20 от чувствительного элемента расположены две неподвижных пластины с изолированными на них электродал 6 и 7. Последние включены на вход операционных усилителей 8 и 9, а электроды 25 4 и 5 - на выходы усилителей, которые соединены с входами фазочувствительных демодуляторов 10 и 11, соединенных с входом дифференциального усилителя 12, выходы которого соединены с входами сумматоров 13 и 14 и подаются на входы разностного устройства 15. На вторые входы сумматоров подано импульсное синхронизированное от модулятора 17, опорное нап 35 ряжение Б от источника 16.Фазочувствительные демодуляторы 1 О и 11 управляются от модулятора 17Выходы сумматоров 13 и 14 через опорные конденсаторы С соединены с вхоодами операционных усилителей 8 и 9. Пары электродов 4, 6 и 5, 7 образуют элементы емкостного датчика положения, совмещенного с электростатическим компенсатором. 45Устройство работает следующим образом.,При наличии ускорения на чувствительный элемент 1 воздействует инерционная сила, которая в компенсационной схеме уравновешивается усилиемэлектростатического компенсатора.Перемещение чувствительного элемента под воздействием инерционнойсилы вызывает изменение емкостей меж 35ду электродамн 4, 6 и 5, 7,Изменения емкостей преобразуютсягиперболическими цепями емкостныхдатчиков перемещения в выходные напряженин операционных усилителей 8 и 9,которые детектируются Фазочувствительными демодуляторами 1 О и 11Разность выходных напряжений Фазочувствительных демодуляторов усиливается дифференциальным усилителем12 с дифФеренциальным выходом. Выходные импульсные напряжения усилителя12 суммируются с импульсным опорнымпапряжением источника 16 и преобразуются гиперболической цепью и компенсационные напряжения, которые приложены к электродам 4, 6 и 5, 7Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений наэлектродах, что линеаризует характеристику электростатического компенсатора,Измеряемое ускорение пропорционально амплитуде импульсного напряженияразностного устройства 15.Таким образом, использование гиперболической цепи одновременно какпреобразователя перемещения и в цепи обратной связи для линеаризациихарактеристики электростатическогокомпенсатора позволяет линеаризовать датчик перемещения акселерометра и исключить его моменты тяжения,Формула из обретенияЭлектростатический акселерометр, содержащий корпус; размещенный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент в виде пластины пз монокристаллического материала, изолированные электроды, расположенные на чувствительном элементе и корпусе, опорные конденсаторы, фазочувствительный демодулятор, дифференциальный и операционный усилители, модулятор и источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности акселерометра, в него введены два сумматора и вычитающее устройство, второй операционный усилитель и второй фазочувствительный демодулятор, дифференциальный усилитель выполнен с дифференциальным выходом, источник опорного напряжения выполнен импульсным, первые обкладки опорных конденсаторов и электроды на корпусе соединены с входами операционных усилителей, с выходами которых соединены соответствующие электроды на чувствительном элементе и через фазочувствительные1525586 Составитель А. ПолынковТехред М.Дидык Корректор О. Кра в цо ва,Редактор М. Петрова Заказ 7216/39 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наэ д, 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О 1 демодуляторы - входы дифференциального усилителя, выходы которого соединены с вычитающим устройством ипервыми входами сумматоров, вторыевходы которых соединены с выходомисточника импульсного опорного напряжения, связанного с модулятором,который в свою очередь соединен свторыми входами фазочувствительныхдемодуляторов, а выходы сумматоровсоединены с соответствующими вторымиобкладками опорных конденсаторов.