Линейный акселерометр

(51)5 6 01 Р 15/О РЕТЕНИ САНИЕ И АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ тр относится к изредназначен для орения летательнного действием л, кроме гравитае найти широкое 1 навигационных рометра такукции, заклюпользования дителей, что соединением ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56).Авторское свидетельство СССР Р 1428905, кл. 6 01 Р 15/10, 1986.Каргу Л.И. Измерительные устройства летательных аппаратов. М,: Машиностроение, 1988, с,48, рис, 2.П.(57) Использование: изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения кажущегося ускорения летательных аппаратов, Сущность изобретения: линейный акселерометр содержит корпус, в центре которого установлен возбудитель, к Линейный акселероме мерительной технике и и измерения кажущегося ус ного аппарата (ЛА), вызв на его центр масс всех си ционных, он может такж применение при решени задач. Известны а лятся на измер ускорений, лин мерители абсол угловые акселе вида измеряемо ния движением ло, использу акселерометры меряет лишь од кселерометры, которые деители кажущихся линейных йные акселерометры и изютных угловых ускорений - рометры, в зависимости от го ускорения. Для управлецентра масс ПА. как правиются тол ько линейные причем каждый прибор изу составляющую кажущегокоторому с воздушным зазором оппозитно обращены первая и вторая идентичные инерционные массы, оси симметрии которых совпадают с продольной осью возбудителя, Инерционные массы прикреплены соответственно к первой и второй, жестко закрепленным каждая обоими концами к корпусу, плоским металлическим пружинам, выполненным с пустотелыми цилиндрическими частямй, расположенными симметрично относительно продольной оси возбудителя. Высота каждой цилиндрической части пружййы равна ширине-плоской металлической пружины, а пьезоэлектрические элементы сопряжены каждый с широкой верхней гранью соответствующей пружины между ее цилиндрической частью и концом. Возбудитель имеет сердечник. 2 ил,ось выбранной системы кося ускорения на, ординат,Наиболее близким по технности к предлагаемому акселеется линейный акселерометсодержащий два электромагндителя, возбуждающих механбания в двух струнах, связасобой через инерционную мастянутых между стенками карппо которым протекает переменческий ток, являются чувствитментами и соединены с диффевходом усилителя.Недостатком этого аксележе является сложность констрчающаяся в необходимости исдвух электромагнитных возбусвязано с последовательным ической сущромегру являр (прототип), итных возбуические коленных между су и туго науса, Струны.ный.электриельными эле- ренциальнымчувствительных элементов (струн) друг с другом. Кроме того, величина протекающего по струне переменного тока зависит от электрического сопротивления струны, которая претерпевает изменение под воздействием рабочих деформаций. Последнее снижает стабильность измерения линейного ускорения,. Цепью йзобретения является упрощение и повышение стабильности.Это достигается тем, что влинейный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, электромагнитный возбудитель . механических колебаний и чувствительйые элементы, соединенные с дифферециальным входом усилителя, введены вторая идентичная инерционная массаи две параллельные плоские металлические пружины, закрепленные каждая обоими концами к корпусу, в центре которого установлен возбудитель, к которому оппозитно с воздушным зазором и с совпадающими с его продольной осью осями симметрии обращены первая и вторая инерционная масса, прикрепленные соответственно к первой и второй параллельным металлическим пружинам, выполненным с расположейными симметрично относитель.но продольной оси возбудителя пустотелыми цилиндрическими частями, причем, чувствительные элементы выполнены из пьезокерамики и сопряжены с широкой гранью каждой пружины между ее цилиндрической частью и. корпусом.Ожидаемый эффект заключается в упрощении и повышении стабильности.Доказательства возможности достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения основаны на ниже проведенном анализе.Известные плоские пружины обладают либо радиусом кривизны сферической плоскости, либо изгибом, Такие конструкции плоских пружин позволяютполучить периодические механические колебания, близкие к пилообразной форме, а эти колебания по своей природе являются неустойчивыми к внешним воздействиям, т.к. при вибрациях, ударах и других воздействиях, форма механических колебаний может иметь произвольный характер, т,е, нарушится гармоничность колебаний пластинчатых пружин, которые закреплены по краям либо по обоим концам, Известно, что чувствительность и точность в вибрационных маятниковых акселерометрах и гироскопах максимальны только при гармонических механических колебаниях пружин.Кроме того, всякие известные пластинчатые пружины, закрепленные по краям или по концам, обладают различными жесткостями во взаимовстречных направлениях,перпендикулярных к их плоскостям.Поэтому чувствительность известных5 устройств, в которых такие пружины используются, будет различной в указанных направлениях, Следовательно, если известныепружины использовать в вибрационных реверсивных измерительных устройствах, то10 при перемещении объекта в противоположном направлении с одинаковыми линейными ускорениями чувствительность будетразличной, что приведет к неточности и нестабильности измерения.15 В предложенном форма выполненияпластинчатых пружин, которая неизвестнавообще, обеспечивает одинаковую жесткость широких граней пружин в противоположных направлениях.20 Тем самым повышается точность и стабильность измерения, а также чувствительность,Форма выполнения пластинчатых пружин в предложенном при прочих равных25 условиях обеспечивает получение устойчивых гармонических механических колебаний со значительно большимиамплитудами;.Благодаря этому, чувствительность в30 предложенном к внешним воздействиям будет значительно больше, чем в известныхустройствах аналогичного назначения,Сосредоточенные инерционные массысоздают сосредоточенные силы взаимодей 35 ствия и обеспечивают возможность сосредоточенной силой воздействовать наколебательную систему (пружины с чувствительными элементами). В результате повышается амплитуда механических колебаний40 и тем самым увеличивается чувствительность к внешним воздействиям (в частностилинейным ускорениям). Однако, при воздействии распределенными силами на колебательную систему, как это имеет место в45 известных решениях, при прочих равныхусловиях, амплитуда механических колебанийбудет незначительна с одной стороны, а сдругой вызывать в ней гармонические колебания будет практически невозможно из-за50 неравномерного распределения нагрузкипо всей длине пластинчатых пружин.На фиг. 1 и 2 изображены конструктивные элементы линейного акселерометра вдвух проекциях),55Линейный акселерометр содержит корпус 1, в центре которого установлен возбудитель 2, к которому с воздушным зазором оппозитно обращены первая 3 и вторая 4 идентичные инерционные массы, оси симметрии которых совпадают с продольной осью возбудителя 2.Указанные инерционные массы прикреплены соответственно к первой 5 и второй 6, жестко закрепленным каждая обоими концами к корпусу 1, плоским Металлическим пружинам, выполненным с пустотельными цилиндрическими частями 7, 8, 9, 10, расположенными симметрично относительно продольной оси возбудителя, причем высота каждой цилиндрической части пружины равна ширине плоской металлической пружины, а пьезоэлектрические элементы 11-18 (17 и 18 не показаны) сопряжены каждый с широкой верхней гранью соответствующей пружины между ее цилиндрической частью и концом. Возбудитель имеет сердечник 19.Лийейный акселерометр работает следующим образом,При подаче переменного напряжения на возбудитель 2, на обе инерционные массы 3,4 воздействуют силы, приводящие в колебательное движение плоские металлические пружины 5,6, амплитуда которого определяется деформацией их цилиндрических частей 7-.1 О, периодически придающей им эллипсоидность в поперечном сечении,Вибрационные перемещения инерционных масс совместно с пружинами и закрепленными на них пьезопластинами приводят к появлению переменного сигнала на электродах пьезоэлементов. Этот сигнал затем детектируется и подается на дифференциальный вход операционного усилителя (не показан).При наличии кажущегося линейного ускорения, воздействующего вдоль продольной оси возбудителя, одна из этих инерционных масс отдаляется от возбудителя, увеличивая при этом первоначальный воздушный зазор, а другая приближается, 5 соответственно уменьшая его, Последнегоодновременно создает совместный дополнительный прогиб каждой металлической пружины с пьезоэлементами, изменяя амплитуду переменного сигнала на их электро дах, пропорционально кажущемусяускорению. Формула изобретенияЛинейный акселерометр, содержащий15 корпус, первую инерционную массу, электромагнитный возбудитель механических ко.лебаний и чувствительные элементы,соединенные с дифференциальным входомусилителя,отл ич а ю щи й ся тем,что, с20 целью упрощения и повышения стабильности, в него введены вторая идентичная, инерционная масса и две параллельныеплоские металлические пружины, прикрепленные каждая обоими концами к корпусу,25 в центре которого установлен возбудитель,к которому оппозитно с воздушным зазороми с совпадающими с его продольной осьюосями симметрии обращены первая и вторая инерционные массы, прикрепленные30 соответственно к первой и второй параллельным плоским металлическим пружинам, выполненным с расположеннымисимметрично относительно продольной осивозбудителя пустотелыми цилиндрически 35 ми частями, причем чувствительные элементы выполнены из пьезокерамики исопряжены с широкой гранью каждой пружины между ее цилиндрической частью икорпусом,д.Сокол еда Проивпдсгвенно-издательский комбинат "Патент", . Ужороц, ул Гагарина, фО Заказ 4271 ВНЛИ 1 И Го Составитель Т,Ма Техред М,Моргент Тираж Подписноеарсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5