Емкостный акселерометр

(514 С 01 Р 15 Ь 1 И КОМИТЕ М И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВ ПО ИЭОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ СС М ЮЕООЮЗНМ1 г ч ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ П НАВ(5", ) Из рос трое мерения изобрет сти раб прибо я иэбретение относится хнический точи удряшов,Йченко яния силий, остаразитных зле ель достигает ый акселероме остатич тво125,тем, что в содержащий на упруго ко пу одвепазмещенныи в ИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельс Мф 1478127, кл, О О 1 Р 15/ 24.02.87. 25- ЕМКОСТЫЙ АКСЕЛЕРОРЕТР ию н предназначено дл линейных ускореиий. Ц ния является повышени ты путем исключения в1530999 6 и 9, вторая схема гиперболическойлинеаризации ( усилитель 11 и емкостьС 1 и блок 12 вычитания, подключенныйк выходам схем гиперболической линеаризации. В данном акселерометре паразитные электростатические усилия взаимодействия электродов емкостногодатчика положения чувствительногоэлемента прибора взаимно компенсируются в любом положении чувствительного элемента относительно корпуса акселерометра. 2 ип,чены к входу разностного устройства 2,ФАкселерометр работает следующим образом.При отсутствии измеряемого ускорения х = О пластина 1 находится посередине между электродами 7 и 9, т.е. зазоры в емкости между электродами 6,7 и 6, 9 равны 3 о,=ог 3 и С х, = Сх. Тогда и выходные напряжения операционных усипителеР равныС.схр Цха = Ц, С,/Сх а выходное напряжение разностной цепи 12 Ю = О. При этом электростатические усилия взаимодействия электродов равны и взаимно компенсируются.При наличии измеряемого ускорения х " пластина 1 смещается на 35 х ш Дх = -где ш и ч - масса пластины и жесткость подвеса.При этом емкости принимают соответственно значенияЕо 8о+х ЕоСхх у где Ео В схеме акселерометра(фиг.2) электроды 6 соединены вместе и подключены к входу операционного усилителя 10, а электроды 7 и 9 - к входу коммутатора 16, управляемого через делитель 17 частоты с коэффициентом деления и от модулятора 5, Последний управляет коммутатором 14 в цепи5 и источника постоянного опорного напря жения У с периодом модуляции Т. Выходы гиперболической цепи и источника 18 опорного напряжения подклюВыходные напряжения операционныхусилителей Пх - о, ( о+ 1 х ) П о р р оо а выходное напряжение акселерометра Йсе чувствительный элемент в виде плас-тины 1, выполненной вместе с упругимподвесом - стержнями 2 и перемычками3 и 4 - из монокристалла кремния, иемкостный датчик положения чувствительного элемента, состоящий из расположенных на чувствительном элементеи корпусе изолированных электродов 6и 7, блока напряжения возбуждения исхемы гиперболической линеаризации -усилителя 1 О и емкости С ., введенывторая пара изолированных электродов Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения линейных ускорений.Цель изобретения - повышение точ ности работы акселерометра.На фиг. 1 представлена электроконструктивная схема акселерометра, разрез А-А; на фиг. 2 - схема акселерометра, вариант. 25Чувствительный элемент акселерометра - подвижная пластина 1 с помощью четырех стержней-консолей 2 с перемычками 3 и 4 на концах закреплена в основании 5, С двух сторон плас тины 1 выполнены электроды 6 . В основании 5 выполнен неподвижный электрод 7, а в крышке 8 - электрод 9. Электро,ды 6 подключены к входам операционных усилителей 10 и 11, электрод 7 со= единен с выходом оцерационого усилителя О, электрод 9 - с выходом усилителя 11. Выходы операционных усилителей подключены.на вход устройства 12 вычитания. Источник 33 образцового напряжения У через ключ 14, коммутируемый модулятором 15, и образцовые конденсаторы Со соединен с входами операционных усилителей 10 и 11. 45- диэлектрическая проницаемость газа, заполняющего корпус . акселерометра - площадь электродов.пропорционально измеряемому ускорению.Паразитные усилия взаимодействия между электродами 6, 7 и 6, 9 с достаточной точностью выражаются й Ярф 1 2 (с+ Ьх) 21 йЕоБ Уг . с 1о 2 1 оСо 2 Г,с Таким образом, при идентичности пар электродов паразитные электростатические усилия независимо от перемещения пластины 1 равны и взаимно компенсируются во всем диапазоне измерения ускорений.В схеме акселерометра (фиг.21 в начальном положения при х" = О Со11 о Со= Схо и Око С Р Уо - оо а в другом Уо СоПри У = переменная составОяляющая выходного разностного напря 2 УаСсжения У= х, т.е. проо - порциональна измеряемому ускорению.Значения сил в импульсе напряжения равны выходное напряжение Ь к= О.При наличии измеряемого ускорения х = О пластина 1 смещается нах, емкости изменяются, и выходное напряжение в одном полупериоде модуляции равноЯБСо,5сф21 ОФСреднее значение смут ации р ав ноЯБо Со Еро о ипы за период комЕ 2оСои Таким образом, в предлагаемых аяселерометрах полностью исключено действие паразнтных электростатичесКих 20 усилий, что повьппает точность измерения ускорений и позволяет существеннорасширить вниз диапазон измеряемыхускорений. 25 Формула изобретенияЕмкостный акселерометр, содержащий корпус, размещенный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент в виде пластины, выполненной вместе с упругим подвесом из монокристалла кремния, и емкостный датчик положения чувствительного элемента, состоящий из расположенных на чувствительном элементе и корпусе изолированных 35электродов, блока напряжения возбуждения и схемы гиперболической линеаризации, в которую включены электроды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности пу О тем исключения влияния паразитныхэлектростатических усилий, в акселерометр введены вторая пара изолированных электродов, расположенных по другую сторону пластины, вторая схема 45 гиперболической линеаризации, в которую включена эта пара электродов, и блок вычитания, подключенный к выходам схем гиперболической линеариэ ации.1530999 Составитель А. ТруновТехред И,Дидык Редактор А. КозоризКорректор Т.Малец Заказ 7947/45 Тираж 789 Подписное ВНИКПК Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКШ ,ССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101