Акселерометр

ЛЯ ИЗОБРЕидетельству иг) ОПИС к авторско 2 ские измерен 984, с 130-136 01 1/16 ая техника, устСущность изобкорпус, закрепемент На обеих емента нанесены СОК)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(71) Раменское приборостроитепьное конструкторское бюро(57) Испопьзование: иэмеритепьнройства дпя измерения ускоренийретения: акселерометр содержитпенный в нем чувствительный эпповерхностях чувствитепьного эп(51) 6 601 Р 15 08 реэистивные обогреватели, образованы основные и допопнитепьные преобраэоватепи поверхностных акустических волн. Направление распространения этих вопн в дополнительных преобразователях перпендикулярно направлению в основнык На корпусе напротив основных преобразователей нанесе - ны металлизированные участки. На основе преобразоватепей построены генераторы Сигналы формирователей-генераторов поступают на блоки вычитания и сумматор С блоком вычитания сигнал поступает на блок вычитания и далее на часто мер. Сигнал сумматора и генератора таковых импульсов обрабатывается блоком вычитания, с выхода которого через усилитель мощности поступает на реэистивные обогреватели. 5 ип.Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к акселерометрам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для измерения ускорения подвижных объектов,Целью изобретения является повышение разрешающей способности акселерометра.На фиг.1 показана конструкция акселерометра; на фиг.2 - вид ЧЭ сверху; на фиг.З - вид ЧЭ снизу; на фиг.4 - вид верхней поверхности корпуса акселерометра; на фиг.5 - блок-схема акселерометра,Акселерометр (фиг.1) имеет корпус 1, чувствительный элемент 2, закрепленный в корпусе 1. На верхней стороне чувствительного элемента 2 расположены преобразователи ПАВ с основными линиями задержки с ВШП 3, 4, дополнительные преобразователи ПАВ с дополнительными линиями задержки с ВШП 5, 6, резистивный обогреватель 7 (фиг,2). На нижней стороне ЧЭ 2 расположены преобразователи ПАВ с основными линиями задержки с ВШП 8, 9, дополнительные преобразователи ПАВ с дополнительными линиями задержки с ВШП 10, 11, реэистивный обогреватель 12 (фиг,З).Дополнительные линии задержки расположены так, что направление распространения волн в них перпендикулярно направлению распространения волн в основных линиях задержки.На поверхностях корпуса 1 (фиг.1) выполнены металлизированные участки 13, 14, расположенные так, что их положение совпадает с положением основных линий задержки на ЧЭ 2 (фиг.4),Включением усилителя 15 между ВШП 3 и 4 образован первый основной генератор на основной линии задержки на верхней стороне ЧЭ 2, включением усилителя 16 между ВШП 10 и 11 образован первый дополнительный генератор на дополнительной линии задержки на нижней поверхности ЧЭ 2 (фиг.5), При включении усилителя 17 между ВШП 8 и 9 образован второй основной генератор на основной линии задержки на нижней поверхности ЧЭ 2, при включении усилителя 18 между ВШП 5 и 6 образован второй дополнительный генератор на дополнительной линии задержки на верхней поверхности ЧЭ 2.К выходу каждого усилителей генераторов преобазователей ПАВ включен вход одного иэ соответствующих формирователей импульсов 1922. Выход формирователя импульсов 19, подсоединенного к усилителю 15 первого основного генератора, подключен к одному иэ входов первого блока вычитания частот 23, к второму входу кото 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рого подключен также выход формирователя импульсов 20, подсоединенного к усилителю 16 первого дополнительногогенератора,Выход формирователя импульсов 21,подсоединенного к усилителю 17 второгоосновного генератора, подключен к одномуиз входов второго блока вычитания частот24, к второму входу которого подключен также выход формирователя импульсов 22,подсоединенного к усилителю 18 второгодополнительного генератора,К входам сумматора частот 25 подсоединены выходы формирователей импульсов20, 22, подключенных соответственно к усилителям 16, 18 дополнительных генераторов,Выходы первого и второго блоков вычитания частот 23, 24 подключены соответственно к входам третьего блока вычитаниячастот 26, выход которого соединен с входом частотомера 27.К выходу сумматора частот 25 подключен один из входов четвертого блока вычитания частот 28, к второму входу которогоподсоединен выход генератора тактовых частот 29,Вход усилителя мощности 30 подключен к выходу четвертого блока вычитаниячастот 28, выход - к резистивным обогревателям 7, 12 на ЧЭ 2.Акселерометр работает следующимобразом, При наличии ускорения по измерительной оси, направленной перпендикулярно плоскости ЧЭ 2, ЧЭ деформируется исмещается, например, в сторону металлизированной поверхности 14 корпуса 1, Приэтом изменяются длины линий задержки наВШП 3. 4 и 8, 9, вызывая изменение частотпервого и второго основных генератороввследствие изменения длин линий задержки, При приближении ВШП 8, 9 к металлизированной поверхности 14 происходитизменение частоты второго основного генератора, вызванное изменением фазовогонабега ПАВ вследствие шунтирования электрического поля, создаваемого в пьезоэлектрическом материале ЧЭ при прохожденииПАВ, металлизированной поверхностью 14.Одновременно происходят изменения частот всех четырех (двух основных и двух дополнительных) генераторов вследствиеизменения скорости ПАВ при деформациизвукопровода(ЧЭ). При этом частоты первого основного и второго дополнительного генераторов увеличиваются, частоты второгоосновного и первого дополнительного генераторов уменьшаются.В формирователях импульсов 19 - 22 синусоидальные сигналы генераторов преоб1825140 5 10 15 разуются в импульсные, пригодные для обработки в последующих устройствах,В первом блоке вычитания частот 23 получается разность частот первого основного и первого дополнительного генераторов, представляющая собой сумму изменений частот первого основного и первого дополнительного генераторов, вызванных увеличением длины линии задержки на ВШП 3, 4 и изменением скорости ПАВ линий задержки на ВШП 3, 4 и 10, 11,Во втором блоке вычитания частот 24 получается разность частот второго основного и второго дополнительного генераторов, представляющая собой отрицательную сумму изменений частот второго основного и второго дополнительного генераторов, вызванных уменьшением длины линии задержки на ВШП 8, 9, изменением скорости ПАВ линий задержки 5, 6, и 8, 9, фаэовым набегом в линии задержки на ВШП 8, 9, вследствие закорачивания ее электрического поля металлизированной поверхностью 14.В третьем блоке вычитания частот 26 получается разность разностей частот блоков 23 и 24, в результате чего с выхода блока 26 на частотомер 27 поступает сумма изменений частот всех четырех генераторов, представляющая выходной сигнал акселерометра по одному из направлений ускорения,При наличии ускорения по измерительной оси, вызывающего перемещение ЧЭ 2 в сторону металлизированной пластины 13, на выходе блока вычитания частот 26 полФормула изобретения АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, чувствительный элемент, расположенные на его двух поверхностях преобразователи поверхностных акустических волн, включающие в себя основные линии задержки с входными и выходными. встречно-штыревыми преобразователями, основные генераторы, образованные включением усилителей между входными и выходными встречно-штыревыми преобразователями, а также первый блок вычитания частот и частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, на каждой поверхности чувствительного элемента нанесены резистивные обогреватели и образованы дополнительные преобразователи поверхностных акустических волн, включающие в себя дополнительные линии задержки с входными ивыходными учается отрицательная сумма изменений частот всех четырех генераторов, представляющая выходной сигнал акселерометра по второму направлению ускорения.В сумматоре частот 25 образуется сумма частот первого ивторого дополнительного генераторов. Сумма частот первого и второго дополнительного генераторов на дополнительных линиях задержки на ВШП 5, 6 и 10, 11, расположенных на противоположных поверхностях ЧЭ, не зависит от измеряемого ускорения и постоянна при постоянной температуре, что использовано для измерения и регулирования температуры ЧЭ. В четвертом блоке вычитания частот 28сравнивается частота, равная сумме частот первого и второго дополнительного генера торов и поступающая из сумматора частот25, с частотой, поступающей иэ генератора тактовых импульсов 29. При отклонении температуры ЧЭ оттермостатируемой изменяется сумма частот в сумматоре 25, на вы ходе блока 28 появляются импульсыразности частот, которые усиливаются по напряжению и мощности в усилителе мощности 30, Импульсы с выхода усилителя 30 поступают на реэистивные обогреватели 7 и 30 14, Выделяемая в них мощность нагреваетЧЭ до температуры, при которой сумма частот первого и второго дополнительного генераторов становится равной частоте генератора тактовых импульсов 29. Таким 35 образом поддерживается определенная постоянная температуре ЧЭ,встречно-штыревыми преобразователями и с направлением акустических волн, 40 перпендикулярным направлению волн восновных линиях задержки, на поверхностях корпуса в местах, соответствующих расположению основных линий задержки, выполнены металлизированные 45 участки, подключением усилителей и кдополнительным встречно-штыревым преобразователям образованы дополнительные генераторы, а в акселерометр введены формирователи импульсов, вхо дами соединенные с выходами соответствующих усилителей генераторов, дополнительные блоки вычитания частот, сумматор частот, генератор тактовых импульсов, усилитель мощности, выходом соединенный с резистивными обогревателями, при этом выходы формирователей импульсов генераторов основного преобразователя на первой поверхности чувствительного элемента идополнительного преобразователя на второй поверхности подключены к входам первого блока вычитания частот, выходы формирователей импульсов генераторов дополнительного преобразователя на первой поверхности чувствительного элемента и основного преобразователя на второй поверхности подключены к входам второго блока вычитания частот, выходы фермирователей импульсов генераторов дополнительных преобразователей подключены к входам сумматора, выходы первого и второго блоков вычитания 5 подключены к входам третьего блокавычитания частот, выход которого соединен с входом частотомера, выходы сумматора и генератора тактовых импульсов подключены к входам четвертого блока вычитания, выходом соединенным с входом усилителя мощности.1825140 Составитель В.КостикТехред М.Моргентал Корректор Редактор Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 272 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101