RU15609U1 - ACCELERATION SENSOR - Google Patents
ACCELERATION SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU15609U1 RU15609U1 RU2000108389/20U RU2000108389U RU15609U1 RU 15609 U1 RU15609 U1 RU 15609U1 RU 2000108389/20 U RU2000108389/20 U RU 2000108389/20U RU 2000108389 U RU2000108389 U RU 2000108389U RU 15609 U1 RU15609 U1 RU 15609U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- permanent magnet
- movable part
- differential
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
Данная полезная модель относится к области измерительной техники, а именно, к преобразователям линейного ускорения.This utility model relates to the field of measurement technology, namely, to linear acceleration converters.
Известен датчик ускорения l , содержащий корпус, чувствительный элемент, дифференциальный трансформаторный преобразователь положения, дифференциальный магнитоэлектрический силовой преобразователь.Known acceleration sensor l, comprising a housing, a sensing element, a differential transformer position transmitter, a differential magnetoelectric power converter.
Наиболее близким по технической сущности является датчик ускорения , содержащий корпус, чувствительный элемент с подвижной частью, установленной в корпусе посредством упругого шарнира, дифференциальный трансформаторный преобразователь положения,состоящий из двух магнитопроводов с о 1моткой возбуждения в каждом и двумя кольцевыми сигнальными катушками на подвижной части, дифференциальный магнитоэлектрический силовой преобразователь с двумя компенсационными катупжши на подвижной части и двумя магнитными системами, кавдая из которых содержит постоянный магнит и магнитопровод, при этом обмотки возбуждения дифференциального трансформаторного преобразователя положения подключены к источнику питания переменного тока, сигнальные катушки соединены последовательно. Недостатком такого датчика ускорения является громоздкость конструкции, вызванная наличием отдельных магнитных систем дифференциального трансформаторного преобразователя положения и дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя. Техническим результатои полезной модели является уменьшение габаритных размеров и повышение точности измерения ускорений.The closest in technical essence is an acceleration sensor containing a housing, a sensing element with a movable part installed in the housing by means of an elastic hinge, a differential transformer position transmitter, consisting of two magnetic cores with 1 excitation winding in each and two ring signal coils on the moving part, differential magnetoelectric power transducer with two compensation slides on the moving part and two magnetic systems, including x comprises a permanent magnet and a yoke, the field winding of the differential transformer position transducer connected to an AC power source, signal coils are connected in series. The disadvantage of such an acceleration sensor is the cumbersome design caused by the presence of separate magnetic systems of a differential transformer position transmitter and a differential magnetoelectric power converter. The technical result of the utility model is to reduce the overall dimensions and increase the accuracy of measuring accelerations.
содержащем корпус, чувствительный элемент с подвижной частью, установленной в корпусе посредством упругого шарнира, дифференциальный трансформаторный преобразователь положения, состоящий из двух магнитопроводов с обмоткой возбудцения в каждш и двух кольцевых сигнальных катушек на подвижной части, дифференциальный магнитоэлектрический силовой преобразователь с двзмв компенсационными катушками на подвижной части и двумя магнитными системами, каждая из которых содержит первый постоянный магнит и магнитопровод, при этом обмотки возбуждения дифференциального трансформаторного преобразователя положения подключены к источнику питания переменного тока, сигнальные катушки соединены последовательно, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в пластине из беряллиевой бронзы с закрепленной в корпусе неподвижной частью и подвижной частью, которые соединены медцу собой двумя перемычками, упругий шарнир с осью, параллельной плоскости пластины, образован выполненными в каждой перемычке с кнждой её стороны канавками в виде части поверхности цилиндра с радиусом 0,5 мм с минимальным расстоянием между ними 18 мкм по толщине перемычки, на каадой стороне подвижной: части установлены кольцевая компенсационная катушка и кольцевая сигнальная катушка, выполненная с меньшим диаметром, чем компенсационная катушка, на подвижной части на расстоянии от оси упругого шарнира до оси компенсационных катушек за пределами компенсационной катушки выполнен выступ, на котором установлен второй постоянный магнит плоской форш с полюсами, расположенными по направлению от оси упругого шарнира до оси компенсационной катушки, каждый первый постоянный магнит дифференциального магнитоэлектрического силового преобращователя выполнен в виде диска с полюсами на его торцах из самариево кобальтового сплава С ( ) с соотношением диаметра к толщине, равным 5, каждый первый постоян W 0 32comprising a housing, a sensing element with a movable part installed in the housing by means of an elastic hinge, a differential transformer position transmitter, consisting of two magnetic cores with an excitation winding in each and two ring signal coils on the moving part, a differential magnetoelectric power converter with two compensation coils on the moving part and two magnetic systems, each of which contains a first permanent magnet and a magnetic circuit, while the excitation windings the differential differential transformer of the position converter is connected to an AC power source, the signal coils are connected in series, characterized in that the sensing element is made in a Berellium bronze plate with a fixed part and a movable part fixed in the housing, which are connected to the copper by two jumpers, an elastic hinge with an axis parallel to the plane of the plate is formed by grooves made in each jumper on each side of it in the form of a part of the surface of the cylinder with radius m 0.5 mm with a minimum distance between them of 18 μm across the thickness of the jumper, on each side of the movable: part there is a ring compensation coil and a ring signal coil, made with a smaller diameter than the compensation coil, on the moving part at a distance from the axis of the elastic hinge to the axis of the compensation coils outside the compensation coil is made a protrusion on which is mounted a second permanent magnet flat mince with poles located in the direction from the axis of the elastic hinge to the axis of the compensation Coils, each first permanent magnet differential magnetoelectric power preobraschovatelya formed as a disc with poles at its ends from samarium cobalt alloy C () with a diameter to thickness ratio equal to 5, each first constant W 0 32
ный магнит установлен с посадкой по внутреннему диаметру титанового кольца, который установлен в корпусе .с посадкой по его внешнему диаметру, каждый магнитопровод дифференциального магнитоэлектрического силового дреосЗразователл образован первым полюсным наконечником и вторым полюсным наконечником, установленными на торцах первого постоянного магнита, а также частью корпуса, расположенной в промежутке, включащем первый и второй полюсные наконечники и титановое кольцо, первый полюсный наконечник выполнен в виде диска с образованием кольцевого рабочего зазора между его внешним диаметром и корпусом и установлен на полюсе первого постоянного магнита, обращенного к подвижной части чувствительного элемента, второй полюсный наконечник выполнен в виде диска с внешним диаметром, равным внешнему диаметру титанового кольца,; и установлен на втором полюсе первого постоянного магнита, каждый магнитопровод дифференциального трансформаторного преобразователя положения выполнен как часть первого полюсного наконечника, которая образована выполненной во внутренней части первого полюсного наконечника кольцевой расточкой на глубину, меньшую толщины первого полюсного наконечника, и втулкой с фланцем, установленной с посадкой по внутреннему диаметру кольцевой расточки с образованием кольцевого рабочего зазора между внешним диаметром кольцевой расточки и внешним диаметром фланца втулки, обмотка возбуждения в каждом магнитопроводе дифференциального трансформаторного преобразователя положения расположена на втулке, магнитные системы дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя расположены е обоих торцев корпуса так, что кольцевые рабочие зазоры в магнитопроводах дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя и дифференциального трансформаторного преобразователя положения обращены к подвижной части чувствительного элемента, полярныеоси первых и вторых полюсных наконечников, первых постоян- The magnet is mounted with a fit along the inner diameter of the titanium ring that is installed in the housing. With fit along its outer diameter, each magnetic circuit of the differential magnetoelectric power dreosrazratell is formed by the first pole tip and second pole tip mounted on the ends of the first permanent magnet, as well as part of the housing, located in the gap, including the first and second pole pieces and a titanium ring, the first pole piece is made in the form of a disk with the formation m of the annular working gap between its outer diameter and the casing and is mounted on the pole of the first permanent magnet facing the movable part of the sensing element, the second pole tip is made in the form of a disk with an external diameter equal to the outer diameter of the titanium ring; and mounted on the second pole of the first permanent magnet, each magnetic circuit of the differential transformer position transmitter is made as part of the first pole tip, which is formed by an annular bore made in the inner part of the first pole tip to a depth less than the thickness of the first pole tip, and a sleeve with a flange mounted to fit along the inner diameter of the annular bore with the formation of an annular working gap between the outer diameter of the annular bore and the outer the diameter of the sleeve flange, the field winding in each magnetic circuit of the differential transformer position transmitter is located on the sleeve, the magnetic systems of the differential magnetoelectric power converter are located at both ends of the housing so that the ring working clearances in the magnetic circuits of the differential magnetoelectric power converter and differential transformer position converter are facing the movable part sensor element, polar axis first and second pole pieces, the first constant
00( ных магнитов, титановых колец, втулок, компенсационных катутпек и сигнальных катушек расположены соосно,по полярной оси каждого пераостолиного вогб агнита выполнено отверстие, по полярной оси каждого первого полюсного наконечника выполнено первое резьбовое отверстие, в которое введен первый винт, расстояние между концом которого и подвижной частью чувствительного элементы В1шолнено равным максимальному свободному ходу подвижной части, в корпусе с каждой стороны чувствительного элемента выполнено по два вторых резьбовых отверстия, находящихся на параллельной оси упругого шарнира линии и расположенных напротив близлежащей от оси упругого шарнина поверхности подвижной части, во вторые резьбовые отверстия введены вторые винты, расстояния от концов которых до подвижной части составляют величину максимального свободного ходе подвижной части, умноженную на отношение расстояний от оси упругого шарнира линии расположения вторых резьбовых отверстий и оси компенсационных катушек, в корпусе с одной из сторон чувствительного элемента выполнено третье резьбовое отверстие, расположенное напротив плоской поверхности второго постоянного магнита и проходящее до него, в третье резьбовое отверстие введен третий винт с расположенным на его конце напротив второго постоянного магнита третьим постоянным магнитом плоской формы с расположением его полюсов в плоскости, параллельной плоскости подвижной части, в титановом кольце каждой магнитной системы дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя выполнены по два расположенных диаметрально относительно друг друга окна, в каждом из которых установлено f вкладышей из термомагнитного материала с точкой Кюри 88°С, в корпусе с поверхностями, параллельными плоскости подвижной части чувствительного элемента, выполнен ланец с соединенными одними своими концами под углом 90° прямыми сторонами и дугообразной стороной, соединяющей другие концы прямых00 magnets, titanium rings, bushings, compensation cathodecs and signal coils are arranged coaxially, a hole is made along the polar axis of each peaked acoustical vogb agitator, a first threaded hole is made along the polar axis of each first pole tip into which the first screw is inserted, the distance between the end of which and the movable part of the sensing elements B1 is equal to the maximum free movement of the movable part, two second threaded holes are made in the housing on each side of the sensing element, located on the parallel axis of the elastic hinge of the line and opposite the surface of the movable part adjacent to the axis of the elastic hinge, second screws are inserted into the second threaded holes, the distances from the ends of which to the movable part are the maximum free travel of the movable part multiplied by the ratio of the distances from the axis of the elastic hinge the location lines of the second threaded holes and the axis of the compensation coils, in the housing on one of the sides of the sensing element a third threaded hole is made located opposite the flat surface of the second permanent magnet and extending to it, a third screw is inserted into the third threaded hole with a third flat-shaped permanent magnet located at its end opposite the second permanent magnet with its poles in a plane parallel to the plane of the movable part, in the titanium ring of each magnetic system of a differential magnetoelectric power converter, two windows are arranged diametrically relative to each other, in each of which x installed f inserts of thermomagnetic material with a Curie point of 88 ° C, in a case with surfaces parallel to the plane of the movable part of the sensing element, a lance is made with the straight sides connected at one end at an angle of 90 ° and the arcuate side connecting the other ends of the lines
сторон, на фланце выполнены три площадки, одна из которых расположена в вершине образованными прямыми сторонами угла в 90°, а две другие - на концах прямых сторон, корпус заполнен сухим азотом, компенсационные катушки дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя выполнены с одинаковым направлением витков обмотки, установлены на подвижной части с противополо)|;ным относительно друг друга направлением витков обмотки и соединены последовательно началами обмоток, сигнальные кадушки дифференциального трансформаторного преобразователя положения выполнены с одинаковым направлением витков обмотки, расположены на подвижной части с противоположным OTHOCHTejibHO друг друга направлением витков обмотки и соединены последовательно концом обмотки одной катзгшки с началом обмотки второй катушки, обмотки возбуждения магнитных систем дифференциального трансформаторного преобразователя положения выполнены с одинаковшд направлением витков обмотки, магнитные системы установлены в корпусе с противоположным относительно друг друга направлением витков обмотки, к однаму выводу источника питания переменного тока подключены начало одной обмотки возбуждения и конец второй обмотки возбуждения, к второму вывода источника питания переменного тока другие выводы обмоток возбуждения подключены либо непосредственно, либо одна или другая обмотка возбуждения, подклктаена через последовательно подключенную Бврьируемзгю активноиндуктивную нагрузку, либо одна или другая обмотка возбуждения подключена через последовательно включенную активную цепь, состоящую из параллельно вюшченных варьирзгемого резистора и терморезистора, либо одна из обмоток возбуждения подключена через последовательно соединенные варьируемую активно-индуктивную нагрузку и активную цепь, при этом максимальное полное сопротивление активноиндуктивной нагрузки выполнено как часть полного сопротивления обмотки возбуждения, выраженную через полное сопротивление обмотки возбуждение с коэффициентом, определяемым отношением максимального перемещения подвижной части чувствительного элемента при компенсации обусловленной соленоидным эффектом в дифференциальном магнитоэлектрические силовом преобразователе нелинейности градуировочной характеристики датчика ускорения к разности мезвду максимальным свободным ходом подвижной части и вышеуказанным максимальным перемещением подвижной части при компенсации нелинейности, сопротивления варьируемого резистора и терморезистора выполнены такими, чтобы максимальное температурное изменение сопротивления активной нагрузки в рабочем диапазоне температур окружащей среды составляло часть полного сопротивления обмотки возбуждения, выраженную через полное сопротивление обмотки возбуждения с коэффициентом, определяемым отношением максимального перемещения подвижной части при компенсации максимальной величины температурного изменения смещения градуировочной характеристики датчика ускорения в рабочем диапазоне температур окружащей среды к разности между максимальным свободным ходом подвижной части и указанным максимальным перемещением подвижной части при компенсации температурного изменения смещения.sides, three flanges are made on the flange, one of which is located at the apex formed by straight sides of the angle of 90 °, and the other two are at the ends of the straight sides, the body is filled with dry nitrogen, the compensation coils of the differential magnetoelectric power converter are made with the same direction of the winding turns, installed on the moving part with opposite direction to each other of the turns of the winding and connected in series by the beginning of the windings, the signal coils of the differential transformer the position transducers are made with the same direction of the winding coils, are located on the moving part with the opposite direction of the winding coils and are connected in series with the end of the winding of one coil with the start of the winding of the second coil, the excitation windings of the magnetic systems of the differential transformer position transmitter are made with the same direction of the winding turns, magnetic the systems are installed in a housing with a direction of winding turns opposite to each other, to the beginning of one field winding and the end of the second field winding are connected to the output terminal of the AC power source, to the second terminal of the AC power source the other terminals of the field windings are connected either directly, or one or the other field winding is connected via a series-connected active inductive load, or one or the other field winding is connected through a series-connected active circuit consisting of a parallel-wound variable resistor an ora and a thermistor, or one of the field windings is connected through a series-connected variable active-inductive load and an active circuit, while the maximum impedance of the active inductive load is made as part of the field impedance, expressed through the field resistance of the field with a coefficient determined by the ratio of the maximum displacement of the moving part of the sensing element during compensation due to the solenoidal effect in the differential the non-linear power transducer of the calibration characteristic of the acceleration sensor to the difference between the maximum free movement of the moving part and the above maximum moving part of the moving part while compensating for the non-linearity, the resistance of the variable resistor and thermistor are made so that the maximum temperature change in the resistance of the active load in the operating temperature range of the environment is part of the total field resistance expressed through the total resistance of the field winding with a coefficient determined by the ratio of the maximum movement of the moving part while compensating for the maximum value of the temperature change in the calibration curve of the acceleration sensor in the operating temperature range of the environment to the difference between the maximum free travel of the moving part and the indicated maximum movement of the moving part when compensating for the temperature change of the displacement.
Путем выполнения магнитной системы дифференциального трансформаторного преобразователя положения в каждом первом полюсном наконечнике дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя роосносо расположения компенсационных катушек и сигнальных катушек, выполнения чувствительного элемента в пластине достигается большая компактность конструкции датчика ускорения, что приводит к уменьшению его габаритных размеров.By implementing the magnetic system of the differential transformer position transmitter in each first pole tip of the differential magnetoelectric power converter, the arrangement of the compensation coils and signal coils, the implementation of the sensitive element in the plate, a large compact design of the acceleration sensor is achieved, which leads to a decrease in its overall dimensions.
мое термообработкой, что приводит к повышению точности измерения ускорений вследствие уменьшения временных изменений напряжений в упругом шарнире, вызывакщих изменение позиционных сил. При установке в окна в титановых кольцах магнитных систем дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя вкладышей из термомагнитного материала с точкой Кюри 88°С обеспечивается, стабильность коэффициента преобразования датчика ускорения в диапазоне температур до 80...90°С, в результате чего повышается точность измерения ускорений. Путем выполнения в подвижной части чувствительного элемента выступа с вторым постоянным магнитом, расположения в корпусе напротив второго постоянного магнита третьего постоянного магнита достигается компенсация посторонних сил от притяжения ферромагнитных включений Е материале подвижной части к первым постоянным магнитам и от позиционным сил, вызванных дефо адацией упругого шарнира. Таким образом повышается точность измерения ускорения вследствие устранения действия сторонних сил на измеряемое ускорение. Посредством введения вторых и третьих винтов обеспечивается опора подвижной части чувствительного элемента на плоскость при её свободном ходе, чем устраняются напряжения в зшругом шарнире, превосходящие предел упругости. Поэтому обеспечиваего постоянство положения подвижной части и компенсационных катушек относительно магнитных систем дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя и повышается точность измерения ускорения за счет уменьшения погрешности от нелинейности градуировочной характеристики датчика ускорения вследствие соленоидного эффекта в магнитных системах дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя.my heat treatment, which leads to an increase in the accuracy of measuring accelerations due to a decrease in temporary changes in stresses in the elastic joint, causing a change in positional forces. When inserts of thermomagnetic material inserts with a Curie point of 88 ° C are installed in windows in titanium rings of magnetic systems of a magnetic magnetoelectric power converter, the conversion coefficient of the acceleration sensor is stable in the temperature range up to 80 ... 90 ° C, as a result of which the accuracy of acceleration measurement is increased. By performing a protrusion with a second permanent magnet in the movable part of the sensing element and arranging the third permanent magnet in the housing opposite the second permanent magnet, extraneous forces are compensated from the attraction of the ferromagnetic inclusions E to the material of the moving part to the first permanent magnets and from the positional forces caused by the deflection of the elastic joint. Thus, the accuracy of acceleration measurement is improved due to the elimination of the action of external forces on the measured acceleration. By introducing the second and third screws, the movable part of the sensing element is supported on the plane with its free movement, thereby eliminating stresses in the other joint exceeding the elastic limit. Therefore, it ensures the constancy of the position of the movable part and the compensation coils relative to the magnetic systems of the differential magnetoelectric power converter and increases the accuracy of the acceleration measurement by reducing the error from the nonlinearity of the calibration characteristics of the acceleration sensor due to the solenoid effect in the magnetic systems of the differential magnetoelectric power converter.
вижной и неподвижной частями канавок цилиндрической формы с радиусом 0,5 мм и минимальным расстоянием 1Фмкм между ближайшими поверхностями канавок по толщине пластины чувствительного элемента обеспечивается такая минимальная жесткость упругого шарнира, которая позволяет производить измерение ускорения на более нижнем пределе диапазоне измеряемых ускорений, что повышает точность измерений.the movable and stationary parts of the cylindrical grooves with a radius of 0.5 mm and a minimum distance of 1 Fmkm between the nearest groove surfaces along the thickness of the plate of the sensing element provides such a minimum rigidity of the elastic joint that allows measuring acceleration at a lower limit of the range of measured accelerations, which increases the accuracy of measurements .
При вышеуказаннш выполнении канавок на перемычках обв,спечивается постоянство положения центра масс подвижной части от оси упругого шарнира, чем достигается повышение точности измерения ускорения.When the above grooves are made on the bulkhead jumpers, the constancy of the center of mass of the movable part from the axis of the elastic joint is sintered, thereby increasing the accuracy of the measurement of acceleration.
При подключении к одному выводу источника питания переменного тока начала одной обмотки возбуадения и конца другой рбмотки возбзгждения, соединения начала обмотки одной сигнальной катушки с концом обмотки другой сигнальной катушки, соединения начала обмотки одной компенсационной катушки с началом обмотки другой компенсационной катушки в последовательно соединенных сигнальных катушках устраняется возбуждение переменной ЭДС, вызванной переменным магнитным полем вследствие проходящего через компенсационныекааужки . переменного тока вследствие общности выполнения магни гных систем дифференциального трансформаторного преобразователя положения и дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя. Результатом этого является повышение коэффициента преобразования цепи прямой передачи сигнала датчика ускорения при сохранении устойчивости следящей системы. Поэтому повышается точность измерений вследствие уменьшения статической ошибки.When connecting to one terminal of an AC power source the beginning of one excitation winding and the end of another excitation winding, the connection of the start of the winding of one signal coil with the end of the winding of another signal coil, the connection of the start of the winding of one compensation coil with the start of the winding of another compensation coil in the signal coils connected in series excitation of a variable EMF caused by an alternating magnetic field due to passing through compensation bars. alternating current due to the commonality of the implementation of the magnetic systems of the differential transformer position transmitter and the differential magnetoelectric power converter. The result of this is to increase the conversion coefficient of the direct transmission circuit of the acceleration sensor signal while maintaining the stability of the tracking system. Therefore, the measurement accuracy is increased due to the reduction of static error.
При включении последовательно с одной из обмоток возбуждения варьируемой активно-индуктивной нагрузки обеспечивается выставка подвижной части чувствительного элемента относительно магнитныхWhen a variable active-inductive load is connected in series with one of the excitation windings, an exhibition of the moving part of the sensitive element relative to magnetic
систем дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя в положение, при котором минимизируется погрешность от нелинейности градуировочной характеристики датчика ускорения, обусловленной соленоидным эффектом в дифференциальном магнитоэлектрическом силовом преобразователе. Б результате повышается точность измерения ускорения.systems of a differential magnetoelectric power converter to a position where the error from the nonlinearity of the calibration characteristic of the acceleration sensor due to the solenoid effect in the differential magnetoelectric power converter is minimized. As a result, the accuracy of acceleration measurement is increased.
При включении последовательно с одной из обмоток возбуждения активной цепи, составляодей из параллельно включенных варьируемого резистора и терморезистора, при изменении температуры окружающей среды обеспечивается перемещение подвижной части таким образом, чтобы скомпенсировать температурное изменение смещения градуировочной характеристики датчика ускорения. Тем самым повышается точность измерения ускорения в рабочем диапазоне температур окружающей среды.When an active circuit, a component of a variable resistor and a thermistor connected in parallel, is connected in series with one of the excitation windings, when the ambient temperature changes, the moving part is moved in such a way as to compensate for the temperature change in the offset of the calibration characteristic of the acceleration sensor. This increases the accuracy of measuring acceleration in the operating range of ambient temperatures.
Путем предварительной просушки и заполнения, корпуса датчика ускорения сухим азотом обеспечивается постоянство его коэффициента преобразования вследствие устранения конденсации влаги на подвижной части и установленных на ней компенсационных и сигнальных катушках. В результате повышается точность измерения ускорения.By pre-drying and filling the acceleration sensor housing with dry nitrogen, its conversion coefficient is constant due to the elimination of moisture condensation on the moving part and the compensation and signal coils installed on it. As a result, the accuracy of acceleration measurement is improved.
Посредством выполнения на флаще корпуса трех площадок обеспечивается установка датчика ускорения на объект при эксплуатации на плоскость, чем устраняются деформации корпуса и изменение положения измерительной оси относительно вектора ускорения. В результате повышается точность измерения ускорения при эксплуатапди.By performing three pads on the body flask, the acceleration sensor is mounted on the object during operation on a plane, thereby eliminating body deformations and changing the position of the measuring axis relative to the acceleration vector. As a result, the accuracy of acceleration measurement during operation is increased.
На фкг,.1 представлен общий вид датчика ускорения, на фиг.2,3виды чувствительного элемента, на фиг.4 - устройство упругого шарнира, на фиг.5 - вид датчика ускорения со стороны фланца, на фиг.6 - разрез датчика ускорения, на фиг.7 - электрическая схема датчика ускорения, на фиг.8, 9 схемы включения обмоток возбуждения.On FCG, .1 presents a General view of the acceleration sensor, figure 2, 3 types of the sensing element, figure 4 - the device of the elastic hinge, figure 5 - view of the acceleration sensor from the flange, figure 6 is a section of the acceleration sensor, Fig.7 is an electrical diagram of an acceleration sensor, Fig.8, 9 of the circuit of the excitation windings.
Датчик ускорения (фигЛ) содержит корпус I с фланцем 2. Ествительный элемент 3 с пОЕерхностями 4,5 выполнен в пластине из бериллиевой бронзы и имеет неподвижную часть б, закрепленную Е корпусе I с помощью винта 7, подвижную часть 8, которые соединены перемычками э, 9. Упругий шарнир образован канавками 10, 10 с кавдой из сторон перемычек 9, 9, находящихся на сторонах 4,5 чувствительного элемента 3. С противоположных торцев корпуса I в него вставлены магнитные системы И , II дифференциального магнитоэлектрического силового преобразователя, которые содержат соответственно установленные в титановых кольцах 12( 12 первые постоянные магниты 13, 13, первые полюсные наконечники 14, 14 и вторые полюсные наконечники 15, 15.. Титановые кольца 12, 12 установлены в корпусе I с посадкой по их внешнему диаметру. Первые постоянные магниты 13, 13 установлены с посадкой по внутреннему диаметру титановых колец 12, 12. Первые постоянные магниты 13 13 выполнены из самариевокобальтового сплава ( J/T % ) в форме диска с отношением внешнего диаметра диска и его толщине, равным 5, с полюсами на торцах дисков. Первые полюсные наконечники 14, 14 имеют дисковую форму, установленвг на полюсах первых постоянных магнитов 13, 13, обращенных к подвижной части 8 чувствительного элемента 3. Между внешними поверхностями 16, 16 первых полюсных наконечников 14, 14 и близлежащими поверхностями корпуса I образованы кольцевые рабочие зазоры , 17, обращенные к подвижной части 8. Вторые полюсные наконечники 15, 15 имеют дисковую форму с внешним диаметром, равным внешнему диаметру титановых колец 12, 12,и установлены на вторых полюсах первых постоянных магнитов 131 13. Таким образом магнитопровод магнитной системы II образован первым полюсным наконечником 14, вторым полюсным наконечником 15 и частью корпуса I, расположенной в промежутке, включающем первый полюсный наконечник 14, титановое кольцо 12и второй полюсный наконечник 15. Аналогично магнитопровод II образован первым полюсным наконечником 14, вторым полюсным наконечником 15 и частью корпуса I. В титановых кольцах 12, 12 выполнены расположенные диаметрально окна 18, 18, 18, которых установлены вкладыши 19 19, I9f термомагнитного материала с точкой Кюри . В общем случае подобных вкладышей может быть любое количество. Во внутренней части первых полюсных наконечников 14( 14 выполнены кольцевые расточкл 20 20 ,на глубину, меньшую толщины первых полюсных наконечников 14, 14. По посадке на внутренние диаметры 2l, 21 кольцевых расточек 20, 20 установлены втулки 22, 22 с фланцами 23( 23. На втулках 22, 22 расположены обмотки возбуждения 24( 24 дифференциального трансформа-торного преобразователя положения. Магнитопроводы дифференциального трансфорлаторного преобразователя положения образованы частями первых полюсных наконечников 14, 14 между поверхностями 25 25 на внешних диаметрах кольцевых расточек 20J 20, их плоскими поверхностями 2б.26 и втулками 22 22. Между поверхностями 25, 25 на .внешних диаметрах кольцевых расточек 20l20 и фланцами 23 ( 23 образованы кольцевые рабочие зазоры , 27, обращенные к подвижной части 8. На поверхности 4 подвижной части 8 установлены компенсационная катзгшка 28 дифференциального магнитоэлектрического силового реобразователя и сигнальная катушка 29 дифференциального трансферII матерного преобразователя положения. На поверхности 5 подвижной части 8 установлены компенсационная катушка 28 и сигнальная натушка 29. При этом диаметры компенсационных катушек 28 28 больше диаметров сигнальных катушек 29 29. Компенсационные катушки 281 28 входят соответственно в кольцевые рабочие зазоры 17, выполнены с одинаковым направлением витков обмотки с началами обмотки, находящимися на торцах 30(30 и установлены на подвижной части 8 так, что направления их витков обмотки противоположны. Сигнальные катушки 29(29 входят соответственно в кольцевые рабочие зазоры 27, выполнены с одинаковым направлением витков обмотки с началами обмотки, находящимися не торцах 31, 31, и установлены на подвижной части 8 так, ч то: направленияих витков обмотки йротиэоположны. Обмотки возбувдения 24, 24 выполнены с одинаковым направлением витков обмотки с началами обмотки, находящимися на торцах 32, 32, и расположены на втулках 22,22 так, что направления их витков обмотки противоположны. Полярные оси первых полюсных наконечников 14 14, вторых полюсных наконечников 15, 15,.первых постоянных магнитов 13 13, титановых колец 12, 12, втулок 22, 22, компенсационных катушек 28, 28, сигнальных катушек 29, 29 расположены соосно по оси 33-33. По полярным осям первых постоянных магнитов 13, 13 выполнены отверстия 34, 34. По полярным осям первых полюсных наконечников 14, 14 и втулок 22, выполнены первые резьбовые отверстия 5, 35, в которые введены первые винты 36, 36. Расстояния первого винта 36 от близлежащей поверхности 4 подижной части 8 и первого винта 36 от близлежащей поверхности 5 ыполнены равными максимальному свободному ходу подвижной части 8. v в корпусе I выполнены вторые резьбовые отверстия , 37, в которые введены вторые VLvmbi 38, 38, находящиеся напротив поверхностей 4,5 подвижной части 8, ближайшей к линии 39-39, на которой расположена ось упругого шарнира. Расстояния между вторыми винтами 38( 38 и близлежащими поверхностями 4,5 подвижной части8 выполнены равными величине максимального свободного хода подвижной части 8, умноженной на отношение расстояний от линии 39-39 осей вторых винтов 38, 38 и оси 33-33. Аналогичные вторым резьбовым отверстиям 37, 37 в корпусе I выполнены еще два резьбовых отверстия, расположенные симметрично относительно вторых резьбовых отверстий 37 37 в плоскости, параллельноД поверхностям 4,5 подвижной части 8. В эти два резьбовых отверстия введены; вторые винты, аналогичные вторым винтам 38, 38. Корпус I заполнен сухим азотом с нормальным атмосферным дав- . лением. В чувствительном эЛ8 менте 3 (фиг. 2) неподвижная часть 6 соединена с подвижной частью 8 перемычками s( 9 путем выполнения в чувствительном элементе окна 40. На одной стороне перемычки 9( совпадающей со стороной 4 чувствительного элемента 3, выполнена канавка 10( на одной стороне перемычки 9 также на поверхности 4 выполнена канавка 10. Общая ось 41-41 канавок ю , 10 является осью упругого шарнира. На подвижной части 8 на расстоянии от оси упругого шарнира 41-41 до точки О, являющейся проекцией на поверхность 4 подвижной части 8 полярной оси 33-33 компенсационных катушек 28( 28, выполнен выступ 42, который находится за линией контура 43 подвижной части 8, являщейся проекцией на поверхность 4 внешнего диаметраThe acceleration sensor (FIG) contains a housing I with a flange 2. The real element 3 with SURFACES 4,5 is made in a beryllium bronze plate and has a fixed part b, fixed E to the housing I with a screw 7, a movable part 8, which are connected by jumpers e, 9. The elastic hinge is formed by grooves 10, 10 with a cava from the sides of the jumpers 9, 9 located on the sides 4.5 of the sensing element 3. From the opposite ends of the housing I, magnetic systems I, II of a differential magnetoelectric power transducer are inserted into it, which contain t are respectively installed in titanium rings 12 (12 first permanent magnets 13, 13, first pole pieces 14, 14 and second pole pieces 15, 15 .. Titanium rings 12, 12 are installed in housing I with a fit along their outer diameter. First permanent magnets 13, 13 are mounted with a fit along the inner diameter of the titanium rings 12, 12. The first permanent magnets 13 13 are made of a Samarium-cobalt alloy (J / T%) in the form of a disk with a ratio of the external diameter of the disk and its thickness equal to 5, with poles at the ends of the disks . The first pole pieces 14, 14 have a disk shape mounted on the poles of the first permanent magnets 13, 13 facing the movable part 8 of the sensing element 3. Ring working gaps are formed between the outer surfaces 16, 16 of the first pole pieces 14, 14 and the adjacent surfaces of the housing I. , 17, facing the movable part 8. The second pole pieces 15, 15 have a disk shape with an outer diameter equal to the outer diameter of the titanium rings 12, 12, and are mounted on the second poles of the first permanent magnets 131 13. Thus m the magnetic circuit of magnetic system II is formed by the first pole piece 14, the second pole piece 15 and a part of the housing I located in the gap including the first pole piece 14, a titanium ring 12 and the second pole piece 15. Similarly, the magnetic circuit II is formed by the first pole piece 14, the second pole piece 15 and part of the housing I. In the titanium rings 12, 12 there are made diametrically arranged windows 18, 18, 18, of which the thermomagnetic material inserts 19 19, I9f are installed with a Curie point. In the general case, there can be any number of such inserts. In the inner part of the first pole pieces 14 (14, annular bores 20 20 are made to a depth less than the thickness of the first pole pieces 14, 14. Bushings 22, 22 with flanges 23 (23) are installed on the inner diameters 2l, 21 of the ring bores 20, 20. . On the bushings 22, 22 are the excitation windings 24 (24 differential transformer position transducer. The magnetic circuits of the differential transformer position transducer are formed by parts of the first pole pieces 14, 14 between surfaces 25 25 on the outer diameter axial bores 20J 20, their flat surfaces 2b.26 and bushings 22 22. Between the surfaces 25, 25 on the outer diameters of the annular bores 20l20 and the flanges 23 (23 formed by the ring working clearances 27 facing the movable part 8. On the surface 4 of the mobile part 8, a compensation roll 28 of the differential magnetoelectric power converter and a signal coil 29 of the differential transfer II of the obscene position transmitter are installed. On the surface 5 of the movable part 8, a compensation coil 28 and a signal tension 29 are installed. In this case, the diameters of the compensation coils 28 28 are larger than the diameters of the signal coils 29 29. The compensation coils 281 28 are respectively included in the annular working gaps 17, made with the same direction of the winding turns with the beginning of the winding located at the ends 30 (30 and mounted on the movable part 8 so that the directions of their turns of the winding are opposite. The signal coils 29 (29 enter respectively the annular working gaps 27, are made with the direction of the winding turns with the winding beginnings located at the ends 31, 31 and are mounted on the movable part 8 so that: the directions of the winding turns are yerothiose. Field windings 24, 24 are made with the same direction of the winding turns with the winding beginnings located at the ends 32 32, and are located on the bushings 22,22 so that the directions of their winding turns are opposite. The polar axes of the first pole pieces 14 14, the second pole pieces 15, 15, the first permanent magnets 13 13, titanium rings 12, 12, bushings 22, 22, compensation to carcasses 28, 28, signal coils 29, 29 are arranged coaxially on the axis 33-33. Holes 34, 34 are made along the polar axes of the first permanent magnets 13, 13. The first threaded holes 5, 35 are introduced into the polar axes of the first pole pieces 14, 14 and bushings 22, into which the first screws 36, 36 are inserted. The distances of the first screw 36 from the adjacent surface 4 of the moving part 8 and the first screw 36 from the adjacent surface 5 are made equal to the maximum free movement of the moving part 8. v in the housing I there are second threaded holes 37, into which the second VLvmbi 38, 38 are inserted, which are opposite the surfaces 4.5 of the movable part 8, ble Aysha to lines 39-39, which is an elastic hinge pin. The distances between the second screws 38 (38 and the adjacent surfaces 4.5 of the moving part 8 are made equal to the maximum free travel of the moving part 8, multiplied by the ratio of the distances from the line 39-39 of the axes of the second screws 38, 38 and the axis 33-33. Similar to the second threaded holes 37, 37 in the housing I, two more threaded holes are made, located symmetrically with respect to the second threaded holes 37 37 in a plane parallel to the surfaces 4.5 of the movable part 8. Into these two threaded holes are inserted; second screws similar to the second screw ntam 38, 38. The case I is filled with dry nitrogen with normal atmospheric pressure. In the sensitive element 8 (Fig. 2), the fixed part 6 is connected to the moving part 8 by jumpers s (9 by making a window 40 in the sensitive element. On one the side of the jumper 9 (coinciding with the side 4 of the sensing element 3, a groove 10 is made (on one side of the jumper 9 also a groove 10 is made on the surface 4. The common axis 41-41 of grooves 10, 10 is the axis of the elastic hinge. On the moving part 8 at a distance from the axis of the elastic hinge 41-41 to the point O, which is the projection onto the surface 4 of the moving part 8 of the polar axis 33-33 of the compensation coils 28 (28, a protrusion 42 is made, which is located beyond the contour line 43 of the moving part 8, being a projection onto the surface 4 of the outer diameter
компенсационных катушек 28, 28.compensation coils 28, 28.
На выступе 42 закреплен плоский второй постоянный магнит 44, полюса которого расположены по направлению от оси упругого шарнира 41-41 до точки 0.On the protrusion 42 is fixed a flat second permanent magnet 44, the poles of which are located in the direction from the axis of the elastic joint 41-41 to point 0.
На стороне 5 чувствительного элемента 3 (фиг.З) на перемычке 9выполнена канавка 10, на перемычке 9 - канавка 10On side 5 of the sensor 3 (FIG. 3), a groove 10 is made on the jumper 9, a groove 10 is made on the jumper 9
Канавки 10,10 (фиг.4) в перемычке 9 выполнены цилиндрической формы с радиусом L , равным 0,5 мм. Минимальное расстояние между их цилиндрическими поверхностями 45, толщине чувствительного элемента 3 выполнено равным 18 мкм.The grooves 10.10 (FIG. 4) in the jumper 9 are cylindrical in shape with a radius L of 0.5 mm. The minimum distance between their cylindrical surfaces 45, the thickness of the sensing element 3 is made equal to 18 microns.
Напротив второго постоянного магнита 44 (фиг.5) расположен третий постоянный магнит 46 плоской формы с расположением его полюсов в плоскости, параллельной плоскости подвижцой частиВ, совпадащей с плоскостью чертежа.Opposite the second permanent magnet 44 (FIG. 5), a third flat magnet 46 is arranged with its poles disposed in a plane parallel to the plane of the moving part B coinciding with the drawing plane.
Фланец 2 корпуса I выполнен в виде соединённых под углом 90° одними своими концамиПрямых сторон 47, 48 и дугообразной хзтороны 49, соединящей другие концы прямых сторон 47, 48. На фланце 2 выполнены площадки 50, 50, в которых образованы соответственно сквозные отверстия 5l,-5I, . Площадк-а 50 образована .в-месте соединения прямых сторон 47 и 48, а площадки 51и соответственно на других концах прямых сторон 47, 48.The flange 2 of the housing I is made in the form of the Straight sides 47, 48 and the arcuate hztorona 49 connected at an angle of 90 °, connecting the other ends of the straight sides 47, 48. On the flange 2 there are pads 50, 50, in which through holes 5l are formed, respectively -5I,. Site 50 is formed at the junction of the straight sides 47 and 48, and the site 51 and, respectively, at the other ends of the straight sides 47, 48.
Новерхность 52 фланца 2 и поверхности площадок 50 ( 50, 50 параллельны плоскости подвижной части 8 чувствительного элемента 3, совпадащей с плоскостью чертежа.The surface 52 of the flange 2 and the surface of the pads 50 (50, 50 are parallel to the plane of the movable part 8 of the sensing element 3, coinciding with the plane of the drawing.
В корпусе I (фиг.6) третий постоянный магнит 46 установлен на третьем винте 53, входящем в третье резьбовое отверстие 54 в корпусе I, на расстоянии третьего плоского магнита 46 от второго постоянного магнита 44, не меньшем максимального свободного хода подвижной части 8. В датчике ускорения (фиг.7) в простейшем случае к одному выводу источника питания, переменного тока U-i. подключено начало обмотки возбуждения 24 и конец обмотки возбуждения 24, к второму выводу - конец обмотки возбуждения 24и начало обмотки возбуждения 24. Начало обмотки сигнальной катушки 29 соединено с концом обмотки сигнальной катушки 29, начало обмотки которой соединено с входом фазочувствительного усилителя 55. К выходу фазочуствительного усилителя 55 подклккчен конец обмотки компенсационной катушки 28 к началу обмотки которой подсоединено начало обмотки компенсационной катушки 28, конец обмотки которой подключен к резистору Одни вывода обмоток возбуждения 24, 24 постоянно подключены к одному из выводов источника питания переменного тока, а другой вывод одной из обмоток возбуждения, например, 24, подключается к второму выводу источника питания переменного тока через последовательно включенную варьируемую активно-индуктивную нагрузку Др (фиг.8). Варьируемая. активно-инд7ктивная нагрузка Др может 5ыть выполнены в виде сердечника из магнитомягкого материала с обмоткой, количество витков которой варьируется в зависимости от величины требуеого полного сопротивления активно-индуктивной нагрузки. Максимальное полное сопротивление7варьируемой активно-индуктивной нагрузки р определяется соотношением: 7 зр MOf:c. к{ где полное сопротивление одной из обмоток возбуждения 24, г - максимальное перемещение подвижной части 8 для S- 0-/eS3l In the housing I (Fig. 6), the third permanent magnet 46 is mounted on the third screw 53, which enters the third threaded hole 54 in the housing I, at a distance of the third flat magnet 46 from the second permanent magnet 44, not less than the maximum free play of the moving part 8. B acceleration sensor (Fig.7) in the simplest case to one output of the power source, alternating current Ui. the beginning of the field winding 24 and the end of the field coil 24 are connected, the end of the field coil 24 and the beginning of the field coil 24 are connected to the second terminal 24. The start of the signal coil 29 is connected to the end of the signal coil 29, the start of which is connected to the input of the phase-sensitive amplifier 55. To the phase-sensitive output amplifier 55 the end of the winding of the compensation coil 28 is connected to the beginning of the winding of which the beginning of the winding of the compensation coil 28 is connected, the end of the winding of which is connected to the resistor the field of excitation 24, 24 is constantly connected to one of the terminals of the AC power source, and the other terminal of one of the field windings, for example, 24, is connected to the second terminal of the AC power source through a series-connected variable active-inductive load Dr (Fig. 8) . Varies. Active-inactive load DR can be made in the form of a core of soft magnetic material with a winding, the number of turns of which varies depending on the value of the required impedance of the active-inductive load. The maximum impedance7 of the varied active-inductive load p is determined by the ratio: 7 sp MOf: c. k {where the impedance of one of the field windings 24, g is the maximum displacement of the moving part 8 for S- 0- / eS3l
компенсации обусловленной соленоидным эффектом в дифференциальном магнитоэлектрическом силовом преобразователе нелинейности градуировочной характеристики датчика ускорения; - максимальный свободный ход подвижной части 8.compensation due to the solenoidal effect in the differential magnetoelectric power transducer non-linearity of the calibration characteristics of the acceleration sensor; - maximum free play of the moving part 8.
Активно-индуктивная нагрузка Др может быть подключена к выводу источника питания переменного тока последовательно с концом обмотки возбуждения 241 При этом активно-индуктивная нагрузка Др может быть подключена только или к обмотке возбуждения 24, или к обмотке возбуждения 24.Active-inductive load Dr can be connected to the output of the AC power source in series with the end of the excitation winding 241. In this case, the active-inductive load Dr can be connected only to either the excitation winding 24 or the excitation winding 24.
Из различных вариантов подключения конца обмотки возбуждения 24 и начала обмотки воз5,уждБния 24 к второму выводу источника питания переменного тока начало обмотки возбуждения 24 (фиг.9) подключено через последовательно подсоединенную активную цепь, состоящую из параллельно соединеных варьируемого резистора EI и терморезистора :2. При этом сопротивления варьируемого резистора RI и терморезистора R2 выполнены такими, чтобы максимальное температурное изменение сопротивления Л Z- активной цепи соответствовало соотношению:. .Of the various options for connecting the end of the field winding 24 and the beginning of the winding 5, circuit 24 to the second output of the AC power source, the beginning of the field coil 24 (Fig. 9) is connected through a series-connected active circuit consisting of a variable resistor EI and a thermistor connected in parallel: 2. In this case, the resistances of the variable resistor RI and the thermistor R2 are made such that the maximum temperature change in the resistance L Z of the active circuit corresponds to the ratio :. .
;(2) ; (2)
где - максимальное перемещение подвижной части 8 для where is the maximum movement of the moving part 8 for
компенсации температурного изменения смещения градтировочной характеристики датчика ускорения при изменении температуры окружающей среды от температуры 6/ до температуры compensation for the temperature change in the bias of the grading characteristic of the acceleration sensor when the ambient temperature changes from temperature 6 / to temperature
лг , (3)lg, (3)
/.....;/ .....;
где tf - сопротивление варьируемого резистора Щ,where tf is the resistance of the variable resistor Щ,
- сопротивление терморезистора Е2 при температу 1, - the resistance of the thermistor E2 at a temperature of 1,
ре окружащей среды Г/.re environment G /.
2Гр сопротивление терморезистора Е2 при температуре окружащей среды t .2Gy resistance of the thermistor E2 at ambient temperature t.
Вышеуказанная активная цепь может быть подключена к концу обмотки возбуждения 24. При этом данная активная цепь может быть подключена только к обмотке возбуждения 24или к обмотке возбуждения 24.The above active circuit can be connected to the end of the field winding 24. In this case, this active circuit can only be connected to the field coil 24 or to the field coil 24.
В других вариантах подключение к второму выводу источника питания переменного тока конца обмотки возбуждения. 24и начала. обмотки возбуждения 24 возможно в результате комбинаций с последовательным подкл-ючением активно-индукцивнпй нагрузки Др и активной- цепи либо активно-индукцивной нагрзгзкл Др к одной обмотке возбуждения и активной цепи к другой обмотке возбуждения, либо последовательно соединенных активно-индуктивный нагрузки Др и активной цепи к одной из обмоток возбуждения 24 24.In other embodiments, connecting the end of the field winding to the second terminal of the AC power source. 24 and start. field winding 24 is possible as a result of combinations with the series connection of the active-inductive load of Dr and the active circuit, either of the active-inductive load of the load to one of the field windings and of the active circuit to another field of excitation, or of the series of active-inductive loads of Dr and the active circuit to one of the field windings 24 24.
Датчик ускорения (фиг.1) работает следущим образом. При наличии ускорения по измерительной оси, направленной перпендикулярно пoвepxнocтяJVI 4,5 подвижной части 8, подвижная часть 8 под действием сил инерции отклоняется относительно оси 41-41 упругого шарнира от положения равновесия. При перемещении подвижной части 8 сигнальные щ тушки 29, 29 занимают новое положение в кольцевых рабочих зазорах , 27, в результате чего с сигнальных катушек 29, 29 не вход фазочувствительного усилителя 55 поступает электрический сигнал, который после усиления и преобразования в сигнал постоянного тока с выхода фазочувствитшгьного усилителя 55 подается в компенсационные катушки 28( 28 ди$ф0ренциального магнитоэлектрического силового преобразователя, посредством которого производится коглпенсация инерционных сил. При этом напряжение на резисторе Вн является мерой ускорения.The acceleration sensor (figure 1) operates as follows. In the presence of acceleration along the measuring axis directed perpendicular to the surface of JVI 4,5 of the moving part 8, the moving part 8, under the action of inertia forces, deviates relative to the axis 41-41 of the elastic joint from the equilibrium position. When moving the movable part 8, the signal carcasses 29, 29 occupy a new position in the annular working gaps, 27, as a result of which, from the signal coils 29, 29, the input of the phase-sensitive amplifier 55 does not receive an electrical signal, which, after amplification and conversion into a DC signal from the output a phase-sensitive amplifier 55 is fed into the compensation coils 28 (28 of a differential magnetoelectric power converter, by means of which inertial forces are co-compensated. In this case, the voltage across the resistor e Ext is a measure of acceleration.
При установке в окна 18 18 титанового кольца 12 вкладышей 19, 19 из термомагнитного материала магнитный поток первого постоянного магнита 13разделяется на две части. Одна часть магнитного потока от одного полюса первого постоянного магнита 13проходит к его другому полюсу через первый полюсный наконечник I4j кольцевой рабочий зазор 17и второй полюсный наконечник ISl Вторая часть магнитного потока проходит через первый полюсный наконечник 14 вкладыши 19, 19 и второй полюсный наконечник 15( Таким образом через кольцевой рабочий зазор проходит только часть магнитного потока первого постоянного магнита 13.When installing in the windows 18 18 of the titanium ring 12 inserts 19, 19 of thermomagnetic material, the magnetic flux of the first permanent magnet 13 is divided into two parts. One part of the magnetic flux from one pole of the first permanent magnet 13 passes to its other pole through the first pole piece I4j, the annular working gap 17 and the second pole piece ISl The second part of the magnetic flux passes through the first pole piece 14 of the liners 19, 19 and the second pole piece 15 (Thus only part of the magnetic flux of the first permanent magnet 13 passes through the annular working gap.
При, например, повышении температуры окружащей среды магнитный поток первого постоянного магнита 13уменьшается,и уменьшается магнитный поток в кольцевом рабочем зазоре что приводит к изменению коэффициента преобразования датчика ускорения и погре-шности измерения ускорения. Но вследствие того, что при повьплении температуры окружавдей среды магнитное сопротивление вкладышей 1919 увеличивается, уменьшается часть магнитного потока, проходящего через вкладыши 19 19. В результате через кольцевой рабочий зазор 17 проходит дополнительный магнитный поток, который до этого проходил через вкладыши 19, 19. Путем подбора количества вкладышей, подобных вкладышам 19, 19, можно добиться того, чтобы при изменении температуры окружащей среды магнитный поток в кольцевом рабочем зазоре 17оставался неизменным.With, for example, an increase in the ambient temperature, the magnetic flux of the first permanent magnet 13 decreases and the magnetic flux in the annular working gap decreases, which leads to a change in the conversion coefficient of the acceleration sensor and the error of the acceleration measurement. But due to the fact that when the ambient temperature rises, the magnetic resistance of the liners 1919 increases, a part of the magnetic flux passing through the liners 19 19 decreases. As a result, an additional magnetic flux passes through the annular working gap 17, which previously passed through the liners 19, 19. By selection of the number of inserts, similar to the inserts 19, 19, it is possible to ensure that when the ambient temperature changes, the magnetic flux in the annular working gap 17 remains unchanged.
S(S (
1818
Таким образом обеспечивается постоянство коэффициента преобразования датчика ускорения в рабочем диапазоне температур окружающей среды.This ensures the constancy of the conversion coefficient of the acceleration sensor in the operating range of ambient temperatures.
Максимальный свободный ход подвижной части 8 в одну сторону обеспечивается расстоянием межру поверхностью 4 подвижной части 8 и первым винтом 36, в другую сторону - расстоянием между поверхностью 5 и первым винтом 36. При этом при максимальном рабочем ходе в одну сторону подвижная часть 8 опирается на плоскость, образованную поверхностями первого винта 36, второго винта 38и еще одного вкнта, аналогичного второму винту 38 и расположенному симметрично ему в плоскости, параллельный поверхностям 4, 5 подвижной части 8. При максимальном рабочем ходе в другую сторону подвижная часть 8 опирается на: плоскость, образованную поверхностями первого винта 36, второго Еинта 38 и еще одного винта, аналогичного второму винту 38.The maximum free movement of the movable part 8 in one direction is provided by the distance between the surface 4 of the movable part 8 and the first screw 36, in the other direction, by the distance between the surface 5 and the first screw 36. In this case, with the maximum working stroke in one direction, the movable part 8 rests on a plane formed by the surfaces of the first screw 36, the second screw 38, and one more screw similar to the second screw 38 and located symmetrically in the plane parallel to the surfaces 4, 5 of the movable part 8. With a maximum working stroke in on the other side, the movable part 8 is supported by: a plane formed by the surfaces of the first screw 36, the second Joint 38 and another screw similar to the second screw 38.
Посредством второго постоянного магнита 44 и третьего постоянного магнита 46 (фиг.6) устраняется действие на подвижную часть 8 вредных сил, вызванных магнитным тяжением к первым постоянным магнитам 13, 13 подвижной части 8 вследствие наличия на ней или в ней ферромагнитных вкраплений или инородных материалов, а также напряжениями в упругом шарнире. Ориентируя посредством третьего винта 53 положение полюсов третьего постоянного магнита 46 относительно полюсов второго постоянного магнита 44 можно добиться нейтрализации вредных сил тяжения и напряжений в ртругом шарнире.By means of the second permanent magnet 44 and the third permanent magnet 46 (FIG. 6), the action on the moving part 8 of the harmful forces caused by magnetic attraction to the first permanent magnets 13, 13 of the moving part 8 is eliminated due to the presence of ferromagnetic inclusions or foreign materials on it or in it, as well as stresses in the elastic joint. By orienting by means of the third screw 53 the position of the poles of the third permanent magnet 46 relative to the poles of the second permanent magnet 44, it is possible to neutralize the harmful tensile forces and stresses in the other hinge.
Наличие технологических погрешностей в изготовлении элементов датчика ускорения приводит к тому, что компенсационные катушки 28, 28 в кольцевых рабочих зазорах 17, 17 устанавливаются так, что магнитные сопротивления магнитных систем Il( II со стороны торцев 30( 30 неодинаковы, что является причиной возникновения помимо инерционных сил, действующих на подвижную часть 8,посторонних силThe presence of technological errors in the manufacture of elements of the acceleration sensor leads to the fact that the compensation coils 28, 28 in the annular working gaps 17, 17 are set so that the magnetic resistances of the magnetic systems Il (II from the ends 30 (30 are different, which is the reason for the appearance of inertia forces acting on the moving part 8, extraneous forces
Л(.jgL (.jg
(соленоидный эффект), вызывающих погрешность измерения ускорения в виде нелинейности градуировочной характеристики датчика ускорения. При вклинении последовательно с одной из обмоток возбуждения 24, 24 варьируемой активно-индуктивной нагрузки Др изменяется падение напряжения от источника питания переменного тока на обмотке возбуждения, к которой подключена данная нагрузка. При этом изменяется сигнал с сигнальных катушек 29, 29, и подвижная часть 8 занимает новое положение относительно магнитных систем III 11 дифференщ ального магнитоэлектрического силового преобразователя., Б зависимости от величины и знака нелинейности градуировочной характеристики активно-индуктивная нагрузка Др включается последовательно с такой из обмоток возбуждения 24, 24 и с такт1 полным, сопротивлением, чтобы подвижная часть 8 заняла такое положение относительно магнитных систем II, II, при котором магнитные ;сопротивления магнитных систем il, 11Ъо стороны торцев ЗО, 30 компенсационных катушек 28 28 были равны. Тогда равнодействуюш;ая действующих на подвижную часть 8 посторонних сил вследствие соленоидного эффекта равна нулю, и нелинейность градуировочной характеристики датчика ускорения существенно снижается. :(solenoidal effect), causing an error in the measurement of acceleration in the form of a nonlinearity of the calibration characteristic of the acceleration sensor. When wedging in series with one of the field windings 24, 24 of a variable active-inductive load Dp, the voltage drop from the AC power source on the field winding to which this load is connected changes. In this case, the signal from the signal coils 29, 29 changes, and the movable part 8 occupies a new position relative to the magnetic systems III 11 of the differential magnetoelectric power transducer., B, depending on the magnitude and sign of the nonlinearity of the calibration characteristic, the active-inductive load Dp is connected in series with this of the windings excitation 24, 24 and with tact1 complete, resistance, so that the movable part 8 occupies a position relative to the magnetic systems II, II, in which magnetic; the resistance of the magnetic system m il, 11b, on the sides of the ends of the ZO, 30 compensation coils 28 28 were equal. Then the resultant external force acting on the moving part 8 due to the solenoid effect is equal to zero, and the nonlinearity of the calibration characteristic of the acceleration sensor is significantly reduced. :
При температурном изменении .сопротивления активной цепи из варьируемого резистора I и терморезистора при изменении температуры окружающей среды подвижная часть 8 изменяет свое положение относительно магнитных систем 11, II так, что изменяются положение измерительной оси датчика ускорения относительно вектора ускорения свободного падения и позиционная сила, вызванная деформацией упругого шарнира.With a temperature change in the resistance of the active circuit from a variable resistor I and a thermistor with a change in the ambient temperature, the moving part 8 changes its position relative to the magnetic systems 11, II so that the position of the measuring axis of the acceleration sensor relative to the acceleration vector of gravity and the positional force caused by deformation elastic hinge.
Б зависимости от знака и величины температурного смещения градуировочной характеристики датчика ускорения активная цепь включается последовательно с такой из обмоток возбуж,дения 24, сDepending on the sign and magnitude of the temperature shift of the calibration characteristic of the acceleration sensor, the active circuit is connected in series with such a field winding, 24, s
такой величиной сопротиБления варьируемого резистора К1и номинальным сопротивлением терморезистора R2, чтобы изменение сигнала датчика ускорения, вызванное изменениями проекции вектора ускорения при изменившемся положении измерительной оси и позиционной силы при изменившейся деформации упругого шарнира, скомпенсировало температурное изменение смещения градуировочной характеристики датчика ускорения. Таким образом существенно снижается температурная погрешность датчика ускорения.such a resistance value of the variable resistor K1 and the nominal resistance of the thermistor R2 so that a change in the acceleration sensor signal caused by changes in the projection of the acceleration vector with a changed position of the measuring axis and positional force with a changed deformation of the elastic joint compensates for the temperature change in the offset of the calibration characteristic of the acceleration sensor. Thus, the temperature error of the acceleration sensor is significantly reduced.
датчик ускорения предварительно просушивается при температуре 85°С, заполняется сухим азотом при температуре 75°С через технологические ниппели и герметизируется.the acceleration sensor is pre-dried at a temperature of 85 ° C, filled with dry nitrogen at a temperature of 75 ° C through process nipples and sealed.
При измерении ускорения на объекте датчик ускорения устанавливается .посредством находящихся в одной плос|сости площадок 50, 50, фланце 2 корпуса I и крепится винтами через отверстия 511 51, When measuring acceleration at an object, an acceleration sensor is installed. Using platforms 50, 50 located on the same plane, flange 2 of building I, and screwed through holes 511 51,
Источники информацииSources of information
1.Авторское свидетельство СССР 11 605I8I кл. DIP 15/08. Акселерометр. 1978 г.1. The author's certificate of the USSR 11 605I8I class. DIP 15/08. Accelerometer 1978
2.Патент СМ 1 3540291 ffiai 73-517. Акселерометр.2. Patent CM 1 3540291 ffiai 73-517. Accelerometer
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108389/20U RU15609U1 (en) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ACCELERATION SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000108389/20U RU15609U1 (en) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ACCELERATION SENSOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU15609U1 true RU15609U1 (en) | 2000-10-27 |
Family
ID=35824870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000108389/20U RU15609U1 (en) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ACCELERATION SENSOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU15609U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183940U1 (en) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | VIBROSTEND FOR STUDY OF METHODS OF PROTECTION AGAINST VIBRATIONS |
| CN111044756A (en) * | 2020-01-06 | 2020-04-21 | 清华大学 | Capillary type magnetic liquid acceleration sensor |
-
2000
- 2000-04-12 RU RU2000108389/20U patent/RU15609U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183940U1 (en) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | VIBROSTEND FOR STUDY OF METHODS OF PROTECTION AGAINST VIBRATIONS |
| CN111044756A (en) * | 2020-01-06 | 2020-04-21 | 清华大学 | Capillary type magnetic liquid acceleration sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4810965A (en) | Position detecting apparatus using a magnetic sensor and a closed magnetic circuit with non-uniform magnetic flux distribution | |
| US5469053A (en) | E/U core linear variable differential transformer for precise displacement measurement | |
| US2552722A (en) | Electromagnetic accelerometer | |
| US5452520A (en) | Ferrofluid inclinometer | |
| US4093917A (en) | Velocity measurement system | |
| JPH0769130B2 (en) | Magnetic displacement sensor | |
| US4532810A (en) | Device for the pick-up of measured values | |
| US3519095A (en) | Precision electromagnetic balance | |
| US2888256A (en) | Accelerometers | |
| US7521923B2 (en) | Magnetic displacement transducer | |
| RU15609U1 (en) | ACCELERATION SENSOR | |
| US5422566A (en) | Apparatus and method for sensing DC current in a conductor | |
| US5103163A (en) | Current transducer | |
| US5560115A (en) | Gimbaled magnetometer with inductive coupling | |
| JP4464517B2 (en) | Position detection device | |
| JPS63212803A (en) | Measuring device for displacement | |
| RU2063047C1 (en) | Accelerometer | |
| RU2193209C1 (en) | Compensation accelerometer | |
| JPH0121903B2 (en) | ||
| CN108982899B (en) | Force balance type closed loop angular velocity sensor | |
| SU1420344A1 (en) | Displacement transducer | |
| RU2199754C2 (en) | Device for transforming inertial data | |
| RU2057654C1 (en) | Power busbar current sensor | |
| SU1155843A1 (en) | Movement transducer | |
| RU2690708C2 (en) | Compensation accelerometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ND1K | Extending utility model patent duration |
Effective date: 20050412 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080413 |