RU2412448C2 - Shock proof vibration transducer of angular speed - Google Patents
Shock proof vibration transducer of angular speed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412448C2 RU2412448C2 RU2009114305/28A RU2009114305A RU2412448C2 RU 2412448 C2 RU2412448 C2 RU 2412448C2 RU 2009114305/28 A RU2009114305/28 A RU 2009114305/28A RU 2009114305 A RU2009114305 A RU 2009114305A RU 2412448 C2 RU2412448 C2 RU 2412448C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bar
- sensitive element
- elastic suspensions
- suspensions
- faces
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к малогабаритным вибрационным датчикам угловой скорости (ДУС). В частности, оно касается вибрационных ДУС, обладающих высокой ударопрочностью и применяемых в системах управления движением объектов, подверженных ударам до 10000g.The invention relates to small-sized vibration sensors for angular velocity (TLS). In particular, it concerns vibrating TLS, which have high impact resistance and are used in motion control systems for objects subject to shocks up to 10000 g.
Известен вибрационный ДУС (патент ЕР 0664439 В1), чувствительный элемент которого выполнен из металлического материала в виде балки с треугольным сечением, к одному из ребер которой прикреплены U-образные упругие подвесы.Known vibrational DOS (patent EP 0664439 B1), the sensitive element of which is made of metal material in the form of a beam with a triangular section, to one of the ribs of which are attached U-shaped elastic suspensions.
В этом решении упругие подвесы являются также и электрическими токоподводами к общим электродам пьезоэлектрических пластин, закрепленных на гранях балки.In this solution, the elastic suspensions are also electric current leads to the common electrodes of the piezoelectric plates mounted on the edges of the beam.
Недостаток данного решения состоит в недостаточной прочности чувствительного элемента с U-образными подвесами.The disadvantage of this solution is the lack of strength of the sensing element with U-shaped suspensions.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является патент US 5505085 А.The closest technical solution to the invention is patent US 5505085 A.
В этом изобретении упругие подвесы для балочного чувствительного элемента представляют собой U-образные упругие рамки, которые могут прикрепляться к одному из ребер или к одной из граней.In this invention, the elastic suspensions for the beam sensing element are U-shaped elastic frames that can be attached to one of the ribs or to one of the faces.
Недостаток прототипа заключается в незащищенности чувствительного элемента и ДУС в целом от воздействий продольных и поперечных ударов.The disadvantage of the prototype is the insecurity of the sensitive element and the TLS as a whole from the effects of longitudinal and transverse impacts.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в повышении ударопрочности ДУС.The problem to which the present invention is directed, is to achieve a technical result, which consists in increasing the impact resistance of the CRS.
Указанный технический результат достигается тем, что ударопрочный вибрационный ДУС содержит корпус, электрическую схему возбуждения чувствительного элемента и обработки информационных сигналов, закрепленный на упругих подвесах чувствительный элемент в форме балки треугольного сечения из металлического материала с пьезоэлектрическими пластинами на гранях, причем упругие подвесы выполнены в виде двух колец, внутри которых сформировано по три пружинных элемента, на ребрах балки выполнены прорези, в которых крепятся пружинные элементы упругих подвесов, чувствительный элемент с упругими подвесами помещен в капсулу, состоящую из втулки, в торцевых углублениях которой закреплены упомянутые упругие подвесы, и двух опорных узлов с элементами защиты чувствительного элемента от продольных и поперечных ударов, содержащих два расположенных на продольной оси балки по обе ее стороны упора с возможностью регулировки величины зазора относительно торцов балки и шесть упоров, установленных перпендикулярно боковым граням балки, симметрично относительно ее поперечной оси, также с возможностью регулировки величины зазора относительно граней балки, причем упоры выполнены из мягкого металла, например из свинца.The indicated technical result is achieved in that the impact-resistant vibrational DOS contains a housing, an electrical circuit for exciting the sensing element and processing information signals, a sensitive element in the form of a beam of triangular cross section made of metal material with piezoelectric plates on the faces, mounted on elastic suspensions, and the elastic suspensions are made in the form of two rings, inside of which three spring elements are formed, slots are made on the edges of the beam, in which the spring element is attached s of elastic suspensions, a sensitive element with elastic suspensions is placed in a capsule consisting of a sleeve, in the end recesses of which the aforementioned elastic suspensions are fixed, and two supporting units with elements for protecting the sensitive element from longitudinal and transverse impacts, containing two beams located on the longitudinal axis along both its side of the stop with the ability to adjust the amount of clearance relative to the ends of the beam and six stops installed perpendicular to the side faces of the beam, symmetrically about its transverse axis, also with the possibility of adjusting the size of the gap relative to the edges of the beam, and the stops are made of soft metal, for example, lead.
Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что упругие подвесы выполнены в виде двух колец, внутри которых сформировано по три пружинных элемента, на ребрах балки выполнены прорези, в которых крепятся пружинные элементы упругих подвесов, чувствительный элемент с упругими подвесами помещен в капсулу, состоящую из втулки, в торцевых углублениях которой закреплены упомянутые упругие подвесы, и двух опорных узлов с элементами защиты чувствительного элемента от продольных и поперечных ударов, содержащих два расположенных на продольной оси балки по обе ее стороны упора с возможностью регулировки величины зазора относительно торцов балки и шесть упоров, установленных перпендикулярно боковым граням балки, симметрично относительно ее поперечной оси, также с возможностью регулировки величины зазора относительно граней балки, причем упоры выполнены из мягкого металла, например из свинца.Thus, the distinguishing features of the invention is that the elastic suspensions are made in the form of two rings, inside of which three spring elements are formed, slots are made on the edges of the beam, in which the spring elements of the elastic suspensions are attached, a sensitive element with elastic suspensions is placed in a capsule consisting from a sleeve, in the end recesses of which the aforementioned elastic suspensions are fixed, and two supporting units with elements for protecting the sensitive element from longitudinal and transverse impacts, containing two data on the longitudinal axis of the beam on both sides of the stop with the possibility of adjusting the gap relative to the ends of the beam and six stops installed perpendicular to the side faces of the beam, symmetrically about its transverse axis, also with the ability to adjust the size of the gap relative to the edges of the beam, and the stops are made of soft metal for example from lead.
Указанная совокупность отличительных признаков конструкции позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении ударопрочности чувствительного элемента и ДУС в целом.The specified set of distinctive features of the design allows to achieve a technical result, which consists in increasing the impact resistance of the sensing element and the TLS as a whole.
Изобретение поясняется фигурами 1, 2, 3.The invention is illustrated by figures 1, 2, 3.
На фиг.1 приведен общий вид балочного чувствительного элемента в сборе с упругими подвесами в капсуле.Figure 1 shows a General view of the beam sensor assembly with elastic suspensions in the capsule.
На фиг.2 - упругий подвес с закрепленной балкой.Figure 2 - elastic suspension with a fixed beam.
На фиг.3 - поперечный разрез опорного узла с элементами защиты.Figure 3 is a cross section of a support node with security elements.
Пример реализации заявляемого ДУСAn example implementation of the proposed CRS
Чувствительный элемент 1 (фиг.1) ДУС в форме балки сечением правильного треугольника и упругие подвесы 2 (фиг.2) изготовлены из сплава элинвар, отличающегося стабильностью упругих свойств и малым коэффициентом линейного расширения. Упругие подвесы насажены на балочный чувствительный элемент в местах узлов его колебаний таким образом, что пружинные элементы 3 подвесов защелкнуты в прорези 4, выполненные на ребрах балки строго в нулевой плоскости ее колебаний на первой изгибной моде. Этим достигается высокая прочность соединения подвесов 2 с балкой 1, что является одним из условий высокой ударопрочности ДУС. Пружинные элементы 3 упругих подвесов 2 закрепляются в прорезях 4 балки пайкой. Внешним контуром кольца подвесы 2 закрепляются в торцевых углублениях 5 (фиг.1) втулки 6 также пайкой. Втулка содержит два направляющих штифта 7 - по одному для каждого опорного узла 8 и три изолированные от втулки контактные площадки 9 для вывода токоподводов 10 от пьезоэлементов 11. Опорный узел 8 содержит элементы защиты чувствительного элемента - упоры 12, 13 (фиг.1, 3) от продольных и поперечных ударов соответственно и имеет прорезь 14 (фиг.1) для направляющего штифта 7 втулки. Упоры 12 расположены на торцах опорных узлов 8, а упоры 13 расположены на боковой части опорных узлов 8 через 120° - напротив трех граней балки 1. Упоры 12, 13 представляют собой свинцовые винты с мелкой резьбой. Токоподводы выполнены из платино-серебряной ленты сечением 20 мкм × 200 мкм с удельным электрическим сопротивлением 0.3·10-6 Ом/м и пределом прочности 2ГПа. Высокий предел прочности определяет устойчивость токоподводов в условиях сборки и эксплуатации и в том числе при перегрузках до 10000g. Токоподводами к общим электродам пьезоэлектрических пластин являются упомянутые кольцевые подвесы. Опорные узлы к втулке прикреплены посредством клея.A sensitive element 1 (Fig. 1) of a TLS in the form of a beam with a cross section of a regular triangle and elastic suspensions 2 (Fig. 2) are made of elinvar alloy, which is characterized by stability of elastic properties and a low coefficient of linear expansion. Elastic suspensions are mounted on the beam sensitive element in the places of its vibration nodes in such a way that the
Основным условием работоспособности ДУС после воздействия удара является сохранение деформаций подвесов 2 в пределах упругих, в том числе и после удара 10000g в любом направлении. Расчетами и экспериментами установлено, что это условие выполняется, если зазор δ между упорами 12, 13 и соответствующими гранями балки 1 находится в пределах 20 мкм - 30 мкм.The main condition for the operation of the TLS after impact is to preserve the deformations of
Регулировка величины зазора δ относительно граней балки производится при включенном в электрическую схему возбуждения чувствительном элементе. Наблюдая на осциллографе гармонический сигнал возбуждения с чувствительного элемента, медленно вкручивают по очереди все восемь упоров до того момента, когда пропадет гармонический сигнал на осциллографе. Это означает, что упор коснулся балки и погасил ее колебания. Для обеспечения зазора δ≈20 мкм необходимо выкрутить упор с шагом резьбы 0.75 мм, повернув его на ≈10°. При этом колебания балки возобновятся, и на осциллографе снова появится гармонический сигнал.The gap value δ is adjusted with respect to the edges of the beam when a sensitive element is included in the excitation circuit. Observing the harmonic excitation signal from the sensing element on the oscilloscope, slowly turn all eight stops in turn until the harmonic signal disappears on the oscilloscope. This means that the stop touched the beam and damped its vibrations. To ensure a gap of δ≈20 μm, it is necessary to unscrew the stop with a thread pitch of 0.75 mm, turning it by ≈10 °. In this case, the beam oscillations will resume, and the harmonic signal appears again on the oscilloscope.
После регулировки зазора положения упоров 12, 13 фиксируют с помощью клея.After adjusting the clearance, the positions of the
Результаты испытаний созданного ударопрочного вибрационного балочного ДУС с чувствительным элементом длиной 30 мм и описанной конструкцией подтвердили его стойкость к ударам вдоль трех осей 10000g длительностью 0.5 мс.The test results of the created impact-resistant vibrational beam CRS with a sensitive element 30 mm long and the described construction confirmed its resistance to impact along three axes 10000g with a duration of 0.5 ms.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114305/28A RU2412448C2 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Shock proof vibration transducer of angular speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114305/28A RU2412448C2 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Shock proof vibration transducer of angular speed |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009114305A RU2009114305A (en) | 2010-10-27 |
RU2412448C2 true RU2412448C2 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=44041825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114305/28A RU2412448C2 (en) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | Shock proof vibration transducer of angular speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412448C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607731C1 (en) * | 2015-09-16 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Angular velocity and linear acceleration micro-opto-electromechanical three-axis sensor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196237U1 (en) * | 2019-05-07 | 2020-02-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный технологический университет" | ANGULAR SPEED MEASURING CONVERTER |
-
2009
- 2009-04-16 RU RU2009114305/28A patent/RU2412448C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607731C1 (en) * | 2015-09-16 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Angular velocity and linear acceleration micro-opto-electromechanical three-axis sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009114305A (en) | 2010-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10094851B2 (en) | Micro-electromechanical device comprising a mobile mass that can move out-of-plane | |
KR101332136B1 (en) | Three axis accelerometer with variable axis sensitivity | |
US6912902B2 (en) | Bending beam accelerometer with differential capacitive pickoff | |
CA1304954C (en) | Proofmass suspension assembly for accelerometers | |
US10697994B2 (en) | Accelerometer techniques to compensate package stress | |
SE443049C (en) | POWER BALANCING DEVICE | |
JPS63503090A (en) | Accelerometer guaranteed mass interface | |
RU2412448C2 (en) | Shock proof vibration transducer of angular speed | |
US9682853B2 (en) | Angular acceleration sensor and acceleration sensor | |
US9983003B2 (en) | Angular acceleration detection device | |
US11835406B2 (en) | Optical fiber sensing device having a symmetric optical fiber arrangement | |
PL133489B1 (en) | Weighing apparatus | |
RU2485524C2 (en) | Accelerometer | |
JP2008304409A (en) | Acceleration detecting unit and acceleration sensor | |
JP2016118497A (en) | Angular velocity sensor and sensor element | |
WO2024087106A1 (en) | Piezoelectric sensor and liquid level measuring system | |
US3036469A (en) | Beam flexure | |
EA042405B1 (en) | LOW-FREQUENCY SATELLITE ACCELEROMETER | |
RU2046348C1 (en) | Accelerometer | |
KR101367049B1 (en) | Acceleration sensor | |
JP5971349B2 (en) | Angular acceleration sensor | |
RU2144677C1 (en) | Mobile system of electromechanical device | |
JP2024015689A (en) | Physical quantity sensors and inertial measurement devices | |
JP6020590B2 (en) | Angular acceleration sensor | |
SU622013A1 (en) | Electromagnetic vibroaccelerometer pick-up |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200417 |