Струнный акселерометр

(22) Заявлено 0%11.76 (21) 2418571/1с присоедииеиием заявки ла 5/08 арствеиный комитеСССРделам изобретенийи открытий(23) риоритет публиковано 1504.79.Бюллетень ЭЙата опубликования описания 150(72) Авторы нзобретеиия в. ельников и Е. И. Мельникова 1) Заавител осковский ордена Ленина авиационный институт им. С, Орджоникидзе ТРУННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР(5 о т Изобретение относится к технике инерционной навигации и управления и может быть использовано для расширения диапазона измерения ускорений струнными акселерометрами. 6Известны струнные акселерометры, выходным сигналом которых является изменение частоты генерации автогенератора 13Наиболее близким по технической 10 сущности к изобретению является струнный акселерометр 2, состоящий из консольного кварцевого стержня, двух металлизированных кварцевых струн, укрепленных на стержне по раз ные стороны от его оси и помещенных в зазор магнитной системы, и усилителя автогенератора с мостовой схемой; одна диагональ которой.подключена к входу, а вторая - к выходу Ю усилителя.К недостаткам известного устройства следует отнести ограниченный диапазон измеряемых ускорений из-за нелинейности статической характерис-.фб тики, особенно на границах диапазона, где нелинейность выносит недопустимые погрешности, Кроме того, известный акселерометр имеет малую крутизну характеристики.30 Целью изобретения является расширение диапазона измерений и повышени чувствительности в каждом диапаэоне.Это достигается тем, что в предлагаемый струнный акселерометр введены две дополнительные струны, расположенные параллельно рабочим струнам в той же плоскости, дополнительный усилитель автогенерат ра и пороговая схема с реле, при э ом дополни тельные струны включены в смежные с рабочими струнами плечи мостов, кото рые подключены к входам усилителей автогенераторов через переключающие контакты реле, а пороговая схема под ключена к выходам усилителей авто- генераторов.На фиг. 1 представлена конструкция предложенного устройства; на фиг.2 - электрическая схема включения элементов струнного акселерометра.На поверхности кварцевого стержня 1, консольно укрепленного в корпусе 2, укреплены своими концами рабочие струны 3 и две дополнительные струны 4, жестко прикрепленные к стойкам 5 и б, которые, в свою очередь, жестко укреплены на поверхности стержня 1 Ось У - ось чувствительности. Струны 3 и 4 - металлиэированы, находятся вз 657 рабочем зазоре постоянного магнита 7 и включены в смежные плечи мостовых схем 8, 9, диагонали которых подключены к .входу и выходу усилителей 10, 11 автогенераторов. Диагонали мостовых схем 8 и 9 подключены к входам усилителей 10 и 11 соответственно 5 через контактную группу 12 реле 13, которое упрачляется логическим устройством. 14, включенным на выходы усилителей 10, 11.ЮРабота акселерометра происходит следующим образом. Металлизированные кварцевые струны 3 и 4 включены в смежные плечи моСтовых схем 8, 9 контуров струнных автогенераторов, в состав которых входят также усилители 10, 11 и постоянные магниты 7. Контур автогенератора обеспечивает получение поперечных колебаний либо основных струн 3, либо дополнительных 4. Частота автоколебаний струн 20 определяется их геометрией, упругими константами и характером напряженного состояния струн. Тот факт, что и основная струна 3 и дополнительная 4 в каждом из двух автогенераторов 25 включены в смежные плечи мостовых схем 8, 9 и одновременно находятся в рабочем зазоре постоянного магнита 7 свидетельствует о том,что обе струны потенциально способны возбудиться 30 в данной схеме. Однако одновременно возможно существование автоколебаний только одной из струн (3 и 4) в каждом из автогенераторов, а именно той из них, которая включена в цепь положительной обратной связи усилителя 10 или 11. При этом автоколебания второй струны возникнуть не могут, так как она, будучи включена в смежное плечо моста, оказывается включенной в цепь отрицательной обратной связи соответствующего усилителя. Струны 3, 4 можно поменять ролями, если точки диагонали моста подсоединить, например, к другим входам дифференциального усилителя 10 или 11, 45 что возможно осуществить с помощью контактной группы 12 реле 13. В результате будет реализован режйм авто- колебаний струны, которая ранее не колебалась, и наоборот. 50Реле 13 управляется логическим устройством 14, подключенным к выходам усилителей 10.и 11Наличие в смежных плечах мостовых схем 8 и 9 двух электрических элемен тов струн 3 и 4 одинаковой физической природы, находящихся в одинаковых температурных условиях (укреплены на од". ном чувствительном элементе в непосредственной близости друг от друга), позволяет стабилизировать степень, баланса моста во всем диапазоне рабочих температур акселерометра При этом в электрическом сусле струны 3 и 4 взаимозаменяеьы. Если одна в данный момент является рабочей и находится в б 5 355состоянии автоколебаний, другая выполняет роль эквивалентного сопротивления, При срабатывании реле 13 онименяются ролями.В начальный момент времени, т.е.перед выполнением тактической задачи .электрическая цепь (рис; 16) сформирована таким образом, что обеспеченрежим автоколебаний струн 4, болееудаленных от оси стержня 1 и, следовательно, более чувствительных к егодеформациям в поле инерционных сил.Струны 3 при этом выполняют рольэквивалентных сопротивлений. При появлении измеряемых ускорений, параллельных оси У,происходит изгиб стержня 1, изменяющий характер напряженного состояния струн 3 и 4 и частотыих механических, поперечных колебаний.Разность частот поперечных автоколебаний струн 4, работающих в рассматриваемый момент, есть мера измеряемыхускорений. При увеличении разностичастот струн 4 до зиачения, соответствующего границе диапазона измерений, установленного заранее для этихструн, срабатывает логическое устройство 14, подключенное к выходамусилителей 10,11,.и включает реле 13,которое посредством контактов 12 коммутирует входные цепи усилителей 10,11. Новое положение контактной группы12 переводит в рабочее состояниеструны 3, и дальнейшая информация обизмеряемых ускорениях получается поразности частот этих струн,При этомв вычислителе, схема которого непредставлена, необходимо учесть изменение единицы младшего разряда кода ускорения и скорости,При уменьшении измеряемых ускорений до установленных границ происходит отключение реле 13 и повторное возбуждение струны 4,Граница переключения режимов устанавливается заранее, исходя из соображения обеспечения требуемой линейности статической характеристики на каждом из поддиапазонов,Формула изобретенияСтрунный акселерометр, содержащий консольный кварцевый стержень с двумя рабочими металлизированными кварцевыми струнами, укрепленными на стержне по разные стороны его оси и помещенными в зазор магнитной системы, иусилитель автогенератора с мостовой схемой, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, он снабжен двумя дополнительными струнами, расположенными параллельно рабочим струнам в той же плоскости,. дополнительным усилителем автогенератора и пороговой схемой с657355 Источники информации, принятые воВнимание при экспертизе1, Новицкий П. В. и др. ЦифровыеПриборы с частотными датчиками, Л.,1970, с. 157-162.2. Авторское Свидетельство СССР5 М 535513, кл, С 01 Р 15/08, 1975. Составитель Е. ШвецовТехред О.Андрейко Корректор О. Бил Редактор С, Хейфи Тираж 1089ЦНИИПИ Государст по делам изобр3035, Москва, Жаказ 1785/44 енного котений- и оРаушска П Патент, г. Ужгород, ул, Проект иа реле, при этом дополнительные струнывключены в смежные с рабочими струнами плечи мостов, которые подключенык входам усилителей автогенераторовчерез переключающие контакты реле, апороговая схема подключена к выходамусилителей автогенераторов. Подписноетета СССРрытийнаб., д. 4/5