Акселерометр

б 01 Р 15 08 БРЕТЕНИ г 13,04.9 в ВЛ инстит кл.б 01 Рритании3 строении, в тьной навикселерометр й на двух кольце. На Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 12) ОПИСАНИЕ к авторскому свидетел(57) Использование: в приборочастности в приборах инерциагзции. Сущность изобретения: асодержит маятник, подвешен ньупругих элементах в базовом(19) 31 (11) 1825138 (1 з) А 1 маятнике расположены ооклалки емкостного датчика угла и катушки магнитоэлектрического датчика силы. В состав магнитной системы входят два мзгнитопровода, выполняюшие одновременно функцию неподвижных обкладок датчиков угла. два постоянных магнита, полюсные наконечники. Пакет, состоящий из центральной пластины и неподвижных об кладок, установлен в кольцо и зажат кольцом, установленным на клей. Одна из диагоналей каждого из двух упругих элементов совпздает с осью подвеса инерционной массы маятника. Токовелушие дорожки нанесены нз поверхность упругих элементов. 6 ил.11 зооретение относится к области приборостроения и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения кажущегося ускорения центра масс объектов,Целью изобретения является повышение точности прибора.Чувствительный элемент акселерометра изображен на фиг. 1, Маятник 1 подвешен на двух упругих элементах 2 в базовом кольце 3, На маятнике 1 расположены обкладки 4 и 5 емкостного датчика угла и кдтушк и 6 и 7 магнитоэлектрического лдтчикд силы. В состав магнитной системы входят двд мдгнитопровода 8 и 9, выполняюшие одновременно функцию неподвижных обклддок датчика утла, два постоянных мдгнитдО и 11, полюсные наконечники 12 и 13. Нд магнитопроводах магнитной системы нанесены по три пластика 14 для создания зазора между маятником 1 и неподвижными обклддкдми, Пакет, состояший из центральной плдстины и неподвижных оекладок 8 и 9, устдновлен в кольцо 15 и зажат кольцом 6, устдновленным нд клей,Нд фиг. 2 изображена центральная плдстинд дкселерометрд.Плдстинд выполнена из единого кускд квдрцд и состоит из маятника 1, подвешенного нд двух упрупх элементах 2 в базовом кольце 3. На торцовых поверхностях маятника 1 нанесены подвижные обкладки 4, 5 (ооклддкд 5 покдзана на фиг, 1) емкостного датчика угла и токоведушие дорожки 17 и 18, проходящие через упругие элементы. Упругие элементы так развернуты один относительно другого, что ось подвесд совпдлдет с однои из диагоналей каждого издвух упрупгх элементов, а токоведушие дорожки расположены на части упругих элементов. котордя рдсположена между осью подвесд и жестко здкрепленным базовым кольцом. Покджем, что предложенная оригинальная конструкция подвеса полностью исключдет описднню выше составляюшюпогрешность дкселерометра от тяжения подвесд мдятникд, при этом указанный положительный эффект совершенно не зависит от пдрдметров, симметрии и точности изготовления токоведуших дорожек, что значительно упрошает технологию нанесения нд у пру пге элемент ы,Нд фиг. 3 и 4 представлены расчетные схемы определения величины угла поворотд сечения в т, А упругого элемента (и соответственно маятника) из-за тяжения втоковелуших дорожках в прототипе изаявляемои конструкции. На фиг, 5 предстдвлены эпюры изгибдюших моментов, где К Ф 7 - изгибающиемоменты, возникаюшие в сечении упругих перемычек с координдтой 7. из-зд силы редкции К на конце упругого элемента (в т. А), веХ - момент тяжения токоведщихдорожек в том же сечении из-зд кдсдтельныхндпряжений гИз условия неподвижности т. Аг Етая.Г ЛЕ + ,Г лЕ-Оо оследует. что в =-Й, т,е. эпюры моментов и внутренних силовых факторов симметричны, но противоположны по знаку, Это значит, что угол поворота любого сечения упругого элемента (в частности, в т, А на фиг. 4) равен нулю. Следовательно, нет поворотд маятника и отсутствует температурный коэффициент тяжения со стороны токоведуших дорожек несмотря на то, что здвисимость в=г(Л существует, Из приведенного расчетно-теоретического анализд следует, что полностью исключается температурное тяжение полвеса, причем укдзднныи положительный эффект достигается нездвисимо от погрешностей изготовления элементов, т.е. не треоуется обеспечение идеальной симметрии и высокой точности изготовления элементов, что позволяет повысить технологичность и уменьшить стоимость приборд.Таким образом, простыми средствами только зд счет оригиндльного расположения упругих элементов полвесд и токоведуших дорожек по отношению к упругому элементу уддется повысить точность приоорд, сохранив его технологичность и стоимость нд прежнем уровне по сравнению с дндлогам и улучшить эти показатели по срдвнению с прототипом.Данный полвес имеет несколько большх южесткость, чем трддиционныи с теми же параметрам, Ниже покдздно. что увеличение жесткости незначительно. Угловдя жесткостьподвеса из двух элементов трдлиционнои конструкции вычисляется по известнои формуле для консольной бдлки. ндгруженнои моментом где Е - модуль упругости материала полвесд;и 12Фмомент инсрции,сч(.ния одлки.Ь - ширина балки;1 - длинд одлки;Ь - толщина балки.Расчетная схема определения у гловой жесткости подвеса предлагаемой конструкции показана на фиг. 6, где ( ,;, - углы изгиод825138 и кручения, Ми, Мк - изгибный и крутяший моменты.Поддтливость кдждого упругого элсмснтд склддывдстся из податливости нд изгио и крх чсние: э сов о,к(2 С 1и 2) где С - гловдя жесткость подвесд из двухупругих элементов зк 3 )(1 3 и ОДЛКИ НД КРХЧСНИС. и- - коэффициент Пуассона; С - модуль сдвига кварца. Подстановка (3) и (4) в (2) ддет окончдтельнос выражение для угловой жесткости прсдлдгдемого подвесд:2 2 2з 1 п а 21, 1+р) сов хГ 1 4 Г;2 Е 1( сс 1+и гя)п а + , - соя а Поделив (5) на (1), получим, чтоувеличение жесткости подвссд в здявлясмой конструкции рдвног 1=1 п л +сов и ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Аксслсромстр, содерждший базовое кольцо цснтрдльной плдстины, внутри которого нд двухпругих элементах подвеса с токовсдушими дорожкдми расположена инерционндя мдссд. смкостный датчик хглд и и;)гнитоэлсктрическии датчик силы, отлича)ощийся тем, что, с целью повышения точности, упругис элементы подвссд рдспомомент инерции сеченияг,:2 ( +). Ндпримср, при .= 45 и,п= 0.18 (для г- 1 г плдвлсного квдрцд) получим т.с. жесткость увсличивдстся нд 26 М,. Это оостоятсльство нс является критичным, тдк кдк нсоольшос увеличение жесткости может быть скомпснсировдно зд счет уменьшения толшины упругих элементов, Тдк, например,в рассмдтривдемом случде для сохранения жесткости достдточномсньшить толшинх упругих элементов нд 8",; (вмссто толщины 20 мкм подвсс будет иметь толшину 18 мкм). Прибор рдботдет следующим образом. При движении объектд с ускорением Ж в ндпрдвлснии оси чувствительности нд мдятник 1 действует инерционндя силд п)%. Блдгоддря обрдтной связи инерционндя силд будет пдрировдна датчиком силы. При этом Еф 1=п)%, где 1 с - крутизнд ддтчикд силы. и) масса маятника. При изменении тсмпердтуры не оудет изменяться величина вредных моментов из-зд токоведуших дорожек и, кдк следствие,не охдет появляться состдвляюшдя ложногосигндлд, здвисяшая от ндпряжения в токоведуших дорожкдх, Это достигнуто олдгоддря прсдлдгдемой конструкции подвесд инерционной массы.Использовдние изооретения полностью исключает тсмпсрдтурное тяжсние подвесд, что позволит уменьшить величину суммдрного температурного дрсйфд нулевого сигндлд приблизительно нд порядок,ложсны тдк, чтооы однд из дидгондлсй кдждого из двух упругих элементов совпддала с осью подвссд инерционной мдссы, причем токоведушие дорожки нднессны нд поверхности упругих элементов, рдсположснной между одзовым кольцом центрдльнои плдстины и осью подвсс;) инерционной мдссы.82538 21873, Москва, Бережковская наб,. 24 стр. Производственное предприятие Патент Заказ ВНИИПИ, Рег. Л13834. ГСП, Москва,ПодписноеХо 040720чшская нао.,4/5