Струнный акселерометр

3 15512Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям ускорений,Целью изобретения является повы 5 шецие точности измерений за счет одновременного измерения ускорения и температуры.На фиг,1 показана схема акселерометра; ца фиг.2 - схема деформации тенэоструны при наличии ускорения.Струнный акселерометр состоит из корпуса 1, первой 2 и второй 3 тензострун длиной 1, и 1 и омических контактов к ним 4 - 7. К тензо 25 55 то выходной сигнал измерителя Отемпературы не будет зависеть от веструнам закреплены инерционные массы8 и 9. Для измерения температуры тенэоструны 2 и 3 соединены токовыводами от коцтактоз 4 и 6 последовательно, а токовыводами от контактов 5 20и 7 подключены к измерителю 10 температуры. Для измерения ускорениятецзоструны включены в мостовую измерительную схему, Тензоструны выполнены из нитевидных кристаллов(НК) кремния, имеющих один тип проводимости, например дырочный.Струнный акселерометр работаетследующим образом,Для измерений корпус 1 закрепляют 30на исследуемой детали. Тензоструны2 и 3 с помощью токовыводов 4 и 5,б и 7 включают в мостовую измерительную схему, которая балансируется.При растяжении сопротивление тензоструны 2 увеличивается, а тенэоструны 3 - уменьшается. В результатеэтого возникает разбаланс мостовойсхемы. Амплитуда выходного сигналапропорциональна величине ускорения40Для измерения температуры токовыводы 4 и б соединяют вместе, а токо выводы 5 и 7 подсоединяют к измерителю 10 температуры. Если длины тенэострун 1, и 1 удельные сопротивления у, и р, коэффициенты тензочувствительности К и К , площади попереч 1ного сечения , и Б, а также модули Юнга Г, и Е и величины сейсмических масс подобраны так, что приодинаковом ускорении изменение сопротивления дК,тензоструны равноизменению сопротивления ЛР. тецэоструны 3, 4личины ускорения (деформации тецэострун), а будет определяться только температурой тензострун. Общее сопротивление тензоструцы в сумме, с учетом (1) це будет зависеть от де- Формации(2) Тензоструна 3 под действием груза 9 испытывает деформацию изгиба. Предположим, что толщина тенэоструны 3 равна Ь (фиг.2) . Кривизна изгиба сторон тензоструны будет г, и г2 причемРезультирующая деформация всей струны будет Ь 1 1=-( -- ) (6) 2 г,+Ь г,ДЕ= Ее Так как г( г, + Ь, то суммарная деформация тецэоструны будет являтьсядеформацией сжатия. У тензоструны,имеющей дырочную проводимость, присжатии уменьшается сопротивлениеК, а у тензоструны 2, которая растягивается, увеличивается сопротивление, Для выполнения условий (1)и (2) необходимо, чтобы(7) Предположим, что делитель 1 движется с ускорением а, при этом на тензоструны 2 и 3 1,фиг.1) действуют с илы: 2 8(8 )фР з = ш (я + а) , (8) где я - ускорение свободного падения.Относительная деформация тензострун в этом случае определяется соотношениями; Величины радиусов кривизны будут зависеть от ускорения, с которым движется исследуемый объект. Деформациясторон 1 и 12 тензоструны 3 (Фиг.2)будет соответственно определяться поформулам:(9) Ез э где Еэ =,аЕ;Б г, Я э, Е 2, Е З - площади по пер еч ного сечения и модули Юнга тензострун2 и 3;1. - КоэАФициент, зависящий от геометри -ческой Формы тензоструны 3.Сопротивление тензострун при деФормации изменяется согласно зависимостей: з,=Кгпв, Ег(13)ш 0 Кэ э 12 2 Е 2Если тенэоструны 2 и 3 иэготовлены из одного НК, тог К э,Е 2 = Е э и соотношение (13) примет вид шэ К 211л (14)шу К 1210КоэФФициент тенз очувстви тел ьностиКэ является эФФективным коэФФициеитом тенэочувствительности тензоструны 3 и зависит от начальной длины 12,толщины Ь,При выполнении условий (3) или(14) струнным акселерометром даннойконструкции можно одновременно измерять параметры колеблющихся тел и2 О температуру окружающей среды. Ф о р м ул а и з о б р е т е н и ягде К 2 и К - коэФФициенты тензо-.3чувствительности тензострун 2 и 3, имеюпгих удельные сопротивления р игг 9 э. Сопротивление тензострун беэ деФормации равно соответственно:1= р, 1,йг;2 У э(2)12 1 гп,(я + а),К1йааЯЪ Ез Бэпосле преобразования получим Струнный акселерометр, содержа щий кОРпус на котором Одним кОнцОмзакреплена тензоструна в виде нитевидного монокристалла полупроводникас токовыводами на концах, на другомконце которой закреплена сейсмичес О кая масса, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерений, перпендикулярно первойтенэоструне к корпусу двумя концамиприкреплена вторая тензоструна из полупроводника, имеющая с первой струной одинаковый тип проводимости, вцентре которой подвешена втораясейсмическая масса, причем обе тензоструны включены в мост и последо О вательно подключены к измерителю температуры.1515112Составитель Т. Макарова Редактор А. Маковская Техред Л.Олийнык Корректор С, ШекмарЗаказ 6271/43 Тирам 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям,и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина, 101