RU1811611C - Электростатический акселерометр - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  ускорений подвижных объектов. Сущность изобретени : устройство содержит стекл нные пластины 1, обкладки 2, 3, тркрподводы 4, опорный элемент 5, подвижную пластину 6, упругие перемычки 7; ребра треугольного сечени  8.9.10.11. усилитель системы уравновешивани . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано дл  измерени  ускорений.

Цель изобретени  - повышение надёжности и расширение диапазонов измерений .

На чертеже представлена конструкци  электростатического акселерометра.

Электростатический акселерометр содержит две стекл нные пластины 1 с напы- ленными на них обкладками 2 и 3 и токоподводами к ним 4, инерционный элемент , расположенный между двум  стекл нными пластинами 1, состо щий из опорного элемента 5 и подвижной пластины 6, соединенной с опорным элементом упругими перемычками 7. Вдоль оси 1-1 на обкладке 1 и на поверхности, обращенной к обкладке 3, напылены параллельные ребра треугольного сечени  8 и 9 соответственно. Перпендикул рно оси 1-1 на обкладке 3 и поверхности пластины 6, обращенной к обкладке 2, выполнены параллельные ребра треугольного сечени  10 и 11 соответственно . Между ребрами 8 и 10. 9 и 11 имеетс 

Небольшой зазор, величина которого больше заданного рабочего перемещени  подвижной пластины 6. Ребра 8 и 10 на обкладках 2 формируютс  напылением, а ребра 9 и 11 на подвижной пластине 6 - анизотропным травлением. При этом ребра 9 и 11 образуют ребра жесткости, необходимые дл  обеспечени  плоскостности подвижной пластины.

Кроме описанных узлов и деталей акселерометр имеет усилитель системы уравновешивани , входы и выходы которого подключены к обкладкам дифференциального конденсатора, образу  контур отрицательной обратной св зи.

Акселерометр работает следующим образом .

При действии ускорени  в направлении, перпендикул рном плоскости подвижной пластины б. Она отклон етс  от своего исходного состо ни . При этом измен ютс  емкости дифференциального конденсатора. Это изменение преобразовываетс  в изменение напр жени , которое с выхода усилител  подаетс  на подвижную пластину б,

00 CN

Взаимодействие этого напр жени  с посто нными напр жени ми одинаковой величины , но противоположной пол рности, приложенными к неподвижным обкладкам 2 и 3, приводит к возникновению электростатической силы, стрем щейс  возвратить подвижную пластину 6 в исходное состо ние . Напр жение на подвижной пластине 6 пропорционально разности действующих на нее инерционной силы от измер емого ускорени  и силы обратного электростатического преобразовател .

В момент включени  акселерометра или после перегрузок по входу подвижна  пластина 6 прилипает к одной из неподвижных обкладок 2 или 3, каса сь ребрами 8, 10 или 9, 11. Дл  разрыва полученной св зи необходимо приложить дополнительное усилие. Выше показано, что прочность полученной при прилипании адгезионной св зи пропорциональна площади прилипани .

Применение ребер треугольного сечени  на обеих сторонах подвижной пластины и емкостных обкладках стекл нных пластин позвол ет значительно уменьшить площадь прилипани , т.к. подвижна  и неподвижна  пластины дифференциального конденсатора могут соприкасатьс  только ребрами в 4-х точках, что существенно ослабл ет адге- зивную св зь, В этом случае отрыв подвижной пластины осуществл етс  силами обратного преобразовател , что исключает эффект прилипани /Нар ду с этим выполнение упоров по периметру подвижной пластины обеспечива  ее плоскостность и заданную жесткость в различных направлени х позвол ет улучшить соотношение емкость конденсатора обратного преобразовател  - масса гтрдвижной пластины и за счет этого расширить диапазоны измерений .

Проведенные экспериментальные исследовани  показали, что за вл емый акселерометр за счет изменени  площади прилипани  и возможности уточнени  и облегчени  подвижной обкладки обеспечива- ет повышение надежности работы & услови х воздействи  .значительных механических перегрузок; повышение выхода годных приборов прйв электростатическом соединении (в 2-3 раза); повышение диапа- зона измерений в 3-5 раз по сравнению с известными образцами.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электростатический акселерометр, содержащий две стекл нные пластины с напы- ленными на них неподвижными обкладками

   и токоподводами к ним, инерционный элемент из кремни , расположенный между стекл нными пластинами и состо щий из опорного элемента и подвижной емкостной

   пластины, соединенной с опорным элементом упругими перемычками, о т л и ч a torn , и и с   тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  диапазонов измерений , на подвижной пластине с двух сторон и на обкладках стекл нных пластин выполнены параллельные ребра треугольного сечени , причем ребра на одной стороне подвижной пластины перпендикул рны ребрам на другой ее стороне и перпендикул рны ребрам на неподвижных обкладках, образующих с подвижной дифференциальный конденсатор.