Акселерометр

Союз СоветсинкСоцнапнстичесннкРеспубпин ОГ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 901916(51)М. Кл. 601 Р 15/13 с присоединением заявки М Вэудэрэтэакэмб кэиэтэт ВССР в делам кзебрэтенн 11 и еткрнтнк(23) Приоритет Опубликовано 30.01,82. Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 02. 02 . 82(54) АКСЕЛЕРОМЕТ ка ра об Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов.Известны акселерометры, предназначенные для измерения линейных ускорений 1.11 и Г 23. Они имеют емкостной преобразователь перемещений, магнитоэлектрический узел силового уравновеШивания инерционного элемента, схему выделения и определения значения дей 10 ствующего ускорения, Регулировка тоуравновешивания с помощью резисто, последовательно соединенного смоткой силовой компенсации, а также компенсация нестабильности характеристик магнитной системы, осуществлены в акселерометре 121.Недостатком этих акселерометров является отсутствие демпфирования инерционного элемента, что не позволяет использовать их для измерений при действии быстро меняющихся во времени (например, вибрационных) ускорений,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту является акселерометр, содержащий инерционный элемент, выполненный в. виде многоплечевого маятника, .преобразователь перемещения и магнитоэлектрический узел силового урав" новешивания. Датчики преобразователя перемещения и компенсационная обмотка узла уравновешивания размещены на концах маятника. В акселерометре имеется канал демпфирования, состоящий из датчика скорости, датчика демпфирующего момента, размещаемых также на концах маятника и усилителя. На" ,водимая в обмотке датчика скорости ЭДС усиливается усилителем и подается в датчик демпфирующего момента. Динамические характеристики акселерометра легко. регулируются изменениемкоэффициента усиления усилителя канала демпфирования 31.Введение в конструкцию акселерьметра дополнительной обмотки датчика3 9019 скорости и идущих к ней токоподводов усложняет конструкцию. Кроме того, дополнительные токоподводы, увеличивая жесткость упругого подвеса инерционного элемента, снижают чувствительность акселерометра.Цель изобретения - упрощение конструкции акселерометра и увеличение его чувствительности.Укаэанная цель достигается тем, .1 о что в акселерометр, содержащий инерционную массу, преобразователь перемещения, магнитоэлектрический узел силового уравновешивания и канал демпфирования, введены два последователь но соединенных резистора, подключенных параллельно цепи нагрузки усилителя постоянного тока узла силового уравновешивания. Вместе с цепью нагрузки, состоящей из последовательно соединенных обмотки компенсации и ,масштабирующего резистора, эти резисторы образуют сбалансированный мост, питающая диагональ которого подключена к выходу усилителя цепи уравнове- д шивания, а измерительная - ко входу усилителя канала демпфирования.На фиг. 1 схематически показано устройство чувствительного элемента предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 - его электрическая схема.Чувствительный элемент содержит массу 1, подвешенную на упругом под-, весе 2, на которой расположены подвижные электроды 3 и 4 емкостного пре 35 образователя неравновесия и каркас 5 с компенсационной обмоткой 6 узла уравновешивания и обмоткой 7 демпфиро 4вания, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 8 и магнито 40 провода 9, крышку 10 с находящимся на ней электрическим блоком 11, неподвижные электроды 12 и 13, расположенные на полюсе магнита 8 и крышке 10.Электроды 3 и 4, 12 и 13 образуют переменные конденсаторы емкостного45 преобразователя 14. Эл е ктри ческая схема а к сел еромет ра (фиг. 2) содержит емкостной преобразователь 14 неравновесия, предвари- эО тельный усилитель 15, фазочувствительный детектор 16, усилитель 17 постоянного тока, нагруженный мостовой схемой, состоящей из масштабирующего резистора 18, обмотки 6 и резисто ров 19 и 20. В измерительную диагональ включен вход усилителя 21, к которому через ограничивающий резис 16 фтор 22 подключена обмотка 7 демпфирования.Акселерометр работает следующим образом,При отсутствии измеряемого ускорения электрическая схема сбалансирована, и выходное напряжение акселерометра Ов, снимаемое с масштабирующего резистора 18, равно нулю.Напряжение разбаланса выходного моста равно нулю.При действии по измерительной оси ускорения а масса 1 смещается, вызывая изменение емкостей преобразователя 14 неравновесия, которое преобразовывается в нем в амплитудно-модулированное напряжение. Напряжение с выхода преобразователя неравновесия усиливается, выпрямляется и с выхода усилителя 17 подается в питающую диа Гональ моста. Так как в мосте выполнено условие 86+818=819+120 и Ю 9=86, то токи, протекающие по ветвям моста, равны по величине и направлению и не вызывают появления разности потенциалов в измерительной диагонали моста, вследст,вие чего ток в демпфирующей обмотке 7 равен нулю. При взаимодействии тока, ,протекающего по ветви К 6+к 18, с полем постоянного магнита обратного преобразователя возникает сила Р , пропорциональная измеряемому ускорению и стремящаяся возвратить массу чувствительного элемента в исходное со" стояние.При наличии измеряемого ускорения, изменяющегося во времени, на выходе усилителя 17 появляется напряжение, повторяющее форму измеряемого ускорения, пропорциональное ему и вызывающее протекание по параллельным ветвям моста одинаковых по форме, величине и направлению токов. Одновременно в измерительной диагонали моста появляется разбаланс напряжений, вызванный появлением ЭДС в обмотке обратного преобразователя в результате ее движения в поле постоянного магнита 8 с частотой измеряемого ускорения, Напряжение разбаланса моста, пропорциональное скорости смещения массы 1, усиливается усилителем 21 и подается в фдемпфирующую обмотку 7, При взаимодействии тока протекающего по демпфирующей обмотке 7, с полем постоянного магнита 8 возникает демпфирующая сила Й , стремящаяся возвратить15 формула изобретения фиг с ИИПИ Заказ 12370/5 Й Тираж 882 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 90191 массу чувствительного элемента в исходное состояние, Степень демпфирования регулируется величиной коэффициента усилителя 21 канала демпфирования. 5Предлагаемая схема акселерометра, сохранив простоту регулирования динамических характеристик, позволяет убрать одну обмотку, сократить число выводов с подвижной части чувствитель-в ного элемента, а следовательно, упростить конструкцию, увеличить надежность, улучшить чувствительность акселерометра. Акселе реме т р, соде ржащи й и не рционный элемент, закрепленный на упругом подвесе, магнитную систему, емкостной преобразователь, подключенный к усилителю, выход которого соединен с последовательно включенными резисто 66ром и обмоткой обратного преобразователя, канал электрического демпфирования, включающий в себя усилитель иобмотку демпфирования, о т л и ч аю щ и й с я тем, цто, с целью повышения чувствительности и упрощенияконструкции акселерометра, в неговведены два последовательно соединенных резистора, подключенных параллельно нагрузке канала усиления и образующих с ней сбалансированный мост,диагональ питания которого подключенак выходу канала усиления, а измерительная диагональ соединена со входом усилителя демпфирующего канала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент СИА М 3613513,кл. С 01 Р 15/08, опублик. 1972.2. Патент Великобритании 8 ф 13 ч 7213кл, С 01 Р 15/08, опублик. 19711.3. Авторское свидетельство СССРй 139089, кл. С 01 Р 15/08, 1960