CN102650649A - 一种加速度计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加速度计，包括环形结构的磁极片，磁极片内有轭铁，在磁极片结构中部、平移小轴两侧对称设有永磁，磁极片结构的两侧边对称设有推挽线圈；平移小轴延伸出磁极片，两端部分别安装铜芯，铜芯的两侧设有位移传感器绕组；永磁、磁极片、轭铁和推挽线圈构成电式力发生器，推挽线圈、平移小轴和铜芯组成敏感质量，采用片簧支撑敏感质量。本发明加速度计由经向刚度高，轴向刚度很低的金属片簧支撑敏感质量，从根本上提高了抗冲击、抗振动的能力，在极端冲击条件下也不会产生断裂。

Description

一种加速度计

技术领域

本发明涉及测量设备领域，特别涉及一种具有较高稳定性和精度的加速度计。

背景技术

现代钻井技术的发展需要可靠性高，精度适中的重力加速度计。近几十年来，钻井测量仪器上逐步采用石英扰性摆式加速度计。石英扰性摆式加速度计的摆片的扰性片部位厚度有限（只有20-30μm），尽管采取了限位等抗冲击措施，也常常因扰性片断裂而失效，出现金膜焊线脱落等故障。因此，该石英扰性摆式加速度计抗冲击、耐振动能力有限，可靠性差，加之制造工艺复杂，机械加工精度要求高，无法降低成本，其推广应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的提供一种高磁能磁液悬浮加速度计，可实现力发生器或位移传感器的功能优化，可满足钻井技术的低耗能、低成本要求。

为实现上述技术效果，本发明提供一种加速度计，包括环形结构的磁极片，磁极片内有轭铁，在磁极片结构中部、平移小轴两侧对称设有永磁，磁极片结构的两侧边对称设有推挽线圈；平移小轴延伸出磁极片，两端部分别安装铜芯，铜芯的两侧设有位移传感器绕组；

永磁、磁极片、轭铁和推挽线圈构成电式力发生器，推挽线圈、平移小轴和铜芯组成敏感质量，采用片簧支撑敏感质量。

优选的，所述加速度计整体为圆柱形。

优选的，所述加速度计上、下部分沿平移小轴对称。

优选的，所述加速度计左右对称。

优选的，所述位移传感器绕组的一端接地。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本加速度计由经向刚度高，轴向刚度很低的金属片簧支撑敏感质量，从根本上提高了抗冲击、抗振动的能力，是在极端冲击条件下也不会产生断裂，利用它做导电线功能时，焊点牢固不发生异常。片簧的弹性范围较宽，可以放宽加速度计的各种零部件的制造精度，同时省去了石英摆片的切片、研磨、切割、化学腐蚀、真空镀膜、轭铁研磨加工等一系列复杂的工序，大幅度降低了成本，给石油钻井测斜仪提供抗冲击、长寿命、高可靠性、精度适中价格低廉的加速度计。

附图说明

图1为本发明加速度计剖视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，示出本发明加速度计剖视图，该加速度计整体为圆柱形，外圆柱面为安装基准；且上、下部分沿平移小轴8对称，左右部分沿中轴对称。加速度计中间为环形中空结构的磁极片2，磁极片2外设置有轭铁3，磁极片2结构中部，平移小轴两侧对称设有永磁1，磁极片2结构的两侧边对称设有推挽线圈4。平移小轴8延伸出磁极片2，两端部分别安装铜芯7，铜芯7的两侧设有位移传感器绕组6，位移传感器绕组6的一端接地。永磁1、磁极片2、轭铁3和推挽线圈4构成电式力发生器，推挽线圈4、平移小轴8和铜芯7组成敏感质量。

片簧5形状为圆形，片簧5起到支撑差敏感质量的作用，片簧5还起到抑制干扰力的作用，并且起到了抗冲击抗干扰的作用。位移传感器绕组6和铜芯7完成位移检测功能。加速度计内部采用片簧支撑敏感质量。当平移小轴8上出现加速度分量时，敏感质量感受惯力的作用产生平移，从而引起位移传感绕组6的阻抗一增一减，平衡电桥产生不平衡信号电压，该电压经伺服电路的前置放大、解调、功放之后，反馈电流输入到推挽线圈4。由此产生的磁电力与惯性力平衡，此时反馈电流与输入加速度成正比，实现了加速度转换成电流的功能。由于伺服电路中设有一阶积分环节，构成一阶无静差系统，片簧位移甚微，其干扰力也被抑制到许可的程度。

本加速度计由经向刚度高，轴向刚度很低的金属片簧支撑敏感质量，从根本上提高了抗冲击、抗振动的能力，是在极端冲击条件下也不会产生断裂，利用它做导电线功能时，焊点牢固不发生异常。片簧的弹性范围较宽，可以放宽加速度计的各种零部件的制造精度，同时省去了石英摆片的切片、研磨、切割、化学腐蚀、真空镀膜、轭铁研磨加工等一系列复杂的工序，大幅度降低了成本，给石油钻井测斜仪提供抗冲击、长寿命、高可靠性、精度适中价格低廉的加速度计。

本加速度计在结构上下左右对称，平移传感器绕组6放置在两侧，因此各种干扰相互抵消，以利于提高精度和稳定性。本加速度计采取敏感平移方式，从原理上消除了交叉分量的影响，提高了精度。相比之下，摆式加速度计之摆是偏转的，一般或多或少感受交叉分量，产生误差。

本加速度计具备优越的性能，制作方便，价格低等优势，因此需要在加速度计的各种领域推广应用的前景是非常乐观的。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种加速度计，其特征在于，包括环形结构的磁极片，磁极片内有轭铁，在磁极片结构中部、平移小轴两侧对称设有永磁，磁极片结构的两侧边对称设有推挽线圈；平移小轴延伸出磁极片，两端部分别安装铜芯，铜芯的两侧设有位移传感器绕组；

永磁、磁极片、轭铁和推挽线圈构成电式力发生器，推挽线圈、平移小轴和铜芯组成敏感质量，采用片簧支撑敏感质量。

2.如权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述加速度计整体为圆柱形。

3.如权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述加速度计上、下部分沿平移小轴对称。

4.如权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述加速度计左右对称。

5.如权利要求1所述的加速度计，其特征在于，所述位移传感器绕组的一端接地。