Струнный акселерометр

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 205347 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.2 С 01 Р 15/10 с присоединением заявки йо Государственный кои нтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(71) ЗВЯВИтЕЛЬ Московский ордена Ленина авиационнййинститут имени Серго Орджоникидзе(54) СТРУННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники иможет быть использовано для измерения параметров движения в условияхвысоких температурных изменений,В известных струнных акселерсиетрах для снижения температурных погрешностей струнный акселерометртермостатируется 1 либо корпусакселерометра собирается иэ двухдеталей, выполненных из материаловс различным температурным коэффициентомлинейного расширения, При этомдлины этих деталей и материалы подбирают таким. образом, чтобы линейноерасыирение корпуса было равно линейному удлинению струны. Сборка корпусаиз двух деталей не позволяет изменить первоначальное натяжение струныНаиболее близким по технической,сущности к изобретению является устройство, содержащее корпус, инерционную массу и связанную с ним струну 2),Пара растяжек и жесткие центрымембран образуют корпус струнногоакселерометра, в котором з акрепляются струны и инерционная масса, Такойкорпус обладает малой жесткостью,что сказывается на изменении натяжения струны и не позволяет изменятьначальное натяжение после сборки,Особенно это сказывается в дифференциальном струнном акселерометре, выполненном в виде двух однорезонатор.ных систем, где различие начальногонатяжения приводит к уменьшению точности измерения,10Целью изобретения является повышение точности измерения путем снижейия температурной погрешности,Поставленная цель достигается тем,что струнный акселерометр, имеющий 15 две однорезонаторных системю, содержащих корпус, инерционную массу,подвес массы и струны, один конецкаждой из струн укреплен на массе,а другой - на корпусе, устанавливается на дополнительное введенное основание с двумя выступами, к одному изкоторых прижат корпус акселерометра,а между вторьм выступом и противоположной стороной корпуса размещен узелприжима, усилие которого направленопо оси чувствительности акселерометра, Основание выполнено из материала,температурный коэффициент линейногчраадирения которого равен или отли ЗО чен от температурного коэффициента.линейного. расширения материала корпуса.На чертеже показан струнный акселерометр,С трунный акселерометр содержитдве однострунных системы, каждая изкоторых содержит корпус 1 с закрепленным одним концом упругим подвесом2, Вторсй конец упругого чодвесавходит во" внутреннее отверстие инерционной массы 3, выполненной в видеЦилиндра. Упругий подвес соосно расположен со струной 4, один утолщенный конец которой связан с упругимподвесом, а второй утолщенный конец5 - с корпусом. Между внутренней по"верхностью выступа инерционной массыи внешней поверхностью выступа бкорпуса помещена капля 7 невысыхаю " щей" демпфирующей жидкости, например,кремнеорганической. Струна помещенав зазоре магнитной системы 8, которая 20испОлыуется для возбуждения и съемаколебаний струны, Корпус одноструйной системы установлен в дополнительном основ,анни 9 между выступом 10 ипланкой прижимного элемента П, Корпус однострунной системы через планку прижимного элемента поджимаетсястопррным виитом 12, сВязанным совторым выступом 13 дополнительногооснования. При"вращении винта 12 30корпус однострунной системы 1 сжимается. Сжатие корпуса приводит к изменению его геометрических размерови, естественно, снижает натяжениеструны 4, Направление силы сжатия 35параллельнр оси струны, В сйлу этогосуммарное натяжение струны являетсясуькой двухсил: силы предварительного натяжения и силы сжатйя основа=.ния40 Под воздействием температуры . изменяются длины корпуса акселерометра, подвеса, струны и дополнительного основания. Поскольку значение коэффициентов термического расширения корпуса акселерометра и дополнительного основания различны, то при изменении температуры появляется разница удлинений . За счет этой разности натяжение струны возрастает, поскольку корпус акселерометра представляет собой сжатую пружину, Жесткость этой пружины много больше жесткостиструны. Поэтому при изменении размеров,. замыкающих 55 сжатую пружину, усилие, развиваемое пружиной, растягивает струну, Сила, возникающая в струне от темйературь . и от удлинения корпуса, имеет различные напряжения, в результате в струне сохраняются прстоянство натяжения и постоянство частоты колебания струны.Обычно в струнном акселерометре длина струны с меньше, чем длина 5(8) корпуса Ск, пусть температурный коэффициент линейного расширения .корпуса с(.меньше или равен температурному коэффициенту линейного расширения струны д.с,тогда под воздействием приращени я температуры д, появится разность удлинений, равная:=(с"с-кд.кМ (1)В этом случае натяжение струны определяется по выражению:Т=то-т, (2)ЕздТ=д(Е -), (3) где Е - модуль упругости материаластруны;8 - площадь поперечного сеченияструны;То - начальное натяжение до воздействия температуры.Как видим, воздействие температуры прйводит к появлению температурной погрешности, определяемой вторым слагаемым в выражении (2) .В то же время длина дополнительного основания 6 больше длины корпуса акселерометра, и,положив для определенности, что температурный коэффициент линейного расширения дополнительного основания б.о больше или равен термпературному коэффициенту линейного расширения корпуса акселерометра с( то под воздействием температуры появится разность удлинений, равная:с)ад+(второ д кк (4)За счет предварительного сжатия корпуса силой призимного элемента длина струны изменилась на величину д, что эквивалентно изменению силы натяжения на дто, определяемому по выражению:дТо=Еэ(5)с IКорпус струнного акселерометра в этом случае представляет собой сжатую пружину. Однако под действием температуры, когда появится удлинение, определяемое выражением (3), натяжение струны должно возрасти на величинуЕз , евдТ = а+(6.р-А;,й 1-д 6 (б)сЭто натяжение уменьшает термпера турную погрешность, Прирав няв выражения (3) и (б), потребуем, чтобы изме" нение натяжения струны от изменения температуры было равно нулю, т.е.:ьт= ьт, (7)Подставив соответствующие этим значениям выражения и преобразовав их, имеем:705347 Формула изобретения Ек Бк Йщ дЕ,к(10) 15 Зг У и 9 г Составитель Й,МараховскаяТехред 3. Фанта Корректор Е,Папп Редактор Л,Бибер Заказ 8020/47 Тираж 1073 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/. 4/54Филиал ППППатент , г,ужгород, Ул,Проектная,Из полученного выражения легко бпределить диапазон изменения температуры, при котором происходит уменьшение температурной погрешности:ьВсьЕ-Еа,(9)оо с сДля уменьшения температурных погрешностей корпус струнного акселеррметра поджимается силой, которая вызывает уменьшение длины струны на вели- чинудС, Силу поджатия корпуса струнного акселерометра Бк легко определить по выражению: где ЕК, Я, 6 - модуль упругости,площадь поперечного сечения и длина корпуса струнного акселерометра соответственно.Использование дополнительно введенного основания выгодно отличает предлагаеьий струнный акселерометр 25 от указанного прототипа, так как изменяет начальное натяжение струны и позволяет задать диапазон изменения внешней температуры, в котором следует уменьшать температурную по грешность. Изменение начального натяжения при испытаниях показало, что можно выставить начальное натяжение с точностью до 10 6 относительныхеди ниц,1, Струнный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу исвязанную с ними струну, о т л ич а ю щ н й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения путемснижения температурной погрешности,в него введено основание, выполненное с двумя выступами, к одному изкоторых прижат корпус акселерометра,а между вторым выступом и противоположной стороной корпуса размещенузел прижима, усилие которого направлено по оси чувствительности акселе-рометра.2, Акселерометр по п,1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, основаниевыполнено из материала, температурный коэффициент линейного расширениякоторого равен или отличен от температурного коэффициента линейного расширения материала корпуса,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Новицкий П,В, и др. Цифровыеприборы с частотными датчиками,Энергия, Л., 1970, с,125,2, Авторское свидетельство СССРР 452787, кл. С 01 Р 15/10, 19 73