SU1024852A1 - Vibration accelerometer - Google Patents

Vibration accelerometer Download PDF

Info

Publication number
SU1024852A1
SU1024852A1 SU823406521A SU3406521A SU1024852A1 SU 1024852 A1 SU1024852 A1 SU 1024852A1 SU 823406521 A SU823406521 A SU 823406521A SU 3406521 A SU3406521 A SU 3406521A SU 1024852 A1 SU1024852 A1 SU 1024852A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
housing
electromagnets
inertial element
mass
reference mass
Prior art date
Application number
SU823406521A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Валентинович Корольков
Андрей Иванович Журавлев
Георгий Владимирович Кожарин
Евгений Владимирович Касаткин
Original Assignee
Московское Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московское Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана filed Critical Московское Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшее Техническое Училище Им. Н.Э.Баумана
Priority to SU823406521A priority Critical patent/SU1024852A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1024852A1 publication Critical patent/SU1024852A1/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

ВИБРАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий вакуумированный корпус. внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждени  колебаний , прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к. корпусу, о т л ичающийс  тем, что, с целью повы11}ёни  точности измерени , в него введены эталонна  масса, коммутатор , таймер, подключенный к его входам , электромагниты с источником питани , одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного эле- мента, а в зазоре между ними расположена эталонна  масса с воз1«)жностью перемещени  в осевом направлении. (ЛVIBRATION ACCELEROMETER, containing evacuated housing. inside of which are located an inertial element, two elastic thin-walled cylindrical resonators with systems for removal and excitation of vibrations attached by their ends to the inertial element and by others to a rigid housing, which is designed to improve measurement accuracy, a reference mass, a switch, a timer connected to its inputs, electromagnets with a power source, one of which is installed in the slots of the housing, others are rigidly fixed in the slots of the inertial element, and in the gap between it and the reference mass is located with the possibility of movement in the axial direction. (L

Description

Иэгобретение относите: к измерите ной технике и может быть применено дл  измерени  ускорени . Известны вибрационные акселерометры , содержащие резонатор инерци онную массу, возбудители и приемНИКИ колебаний резонатора ll. Недостатками этих устройств  вл  ютс  необходимость подвеса массы в оси, перпендикул рной оси чувствительности , что повышает порог чувствительцости и вносит дополнительные погрешности при малых ускорени х , подверженность этих устройств воздействию поперечных вибраций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  вибрационный акселерометр, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с система ми съема и возбуждени  колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к корпусу 23, Наиболее существенным недостатком известного устройства  вл етс  ; уменьшение точности измерени  ускор ни  из-за изменени  начальных частЬт колебаний резонаторов во времени , вызванного нестабильностью па раметров резонаторов и вли нием воз мущающих воздействий. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  ускорени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в акселерометр, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент , два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждени  колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу,а другими жестко к корпусу, введены эталонна масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагнит с источником питани , одни из кото установлены в пазах корпуса, други жестко закреплены в пазах инерцион го элемента, а в зазоре между ними расположена эталонна  масса с возм ностью перемещени  в осевом направ нии , На чертеже приведено предлагаемо устройство, общий вид. Предлагаемое устройство содержи упругий резонатор 1 с тонкостенным активным цилиндрическим участком, закрепленный одним концом в корпусе 2 , а другим жестко соединенный с массой 3. К массе 3 жестко прикреплен одним концом второй упруги резонатор 4, другим концом закрепл ный в крышке 5, котора  герметично соединена с корпусом 2. Крышка 6 герметично соединена с крышкой 5, а крышка 7 также герметично соединена с корпусом 2. -Внутри резонаторов 1 и 4 установлены их системы съема и возбуждени  колебаний 8 и 9 соответственно . Отверстие 10 в крышке З-и отверстие 11 в корпусе соедин ют все попости устройства друг с другом. Все полости устройства вакуумирова ны . В пазах массы 3 закреплены капсулы электромагнитов 12 и 1.3. Точно такие же капсулы электромагнитов 14 и 15 закреплены в пазах корпуса 2. На конической поверхности массы 3 расположена эталонна  масса 16, изго,товленна  из магнитного материала и выполненна  в виде кольца с коническими поверхност ми. Обмотки электромагнитов 12 и 13 соединены с одним выходом коммутатора 17, а обмотки электромагнитов 14 и 15 - с другим выходом коммутатора 17. К входам коммутатора 17 подключены источник 18 питани  и таймер 19. Устройство работает следующим образом . Резонато1эы 1 и 4 со своими системами возбуждени  и съема колебаний и усилител ми образуют электромеханические колебательные системы, которые возбуждают механические колебани  резонаторов на собственных частотах. Частоты выходных электрических сигналов близки к частотам колебаний резонаторов . , Собственные частоты резонаторов соответствуют действукадей осевой силе, создаваемой осевым ускорением с помощью массы. Осева  сила одновременно сжимает один резонатор и раст гивает другой. Мерой ускорени   вл етс  разность частот колебаний резонаторов. Градуировочные характеристики резонаторов имеют вид , fi cii NVfeiMi. , () где f и f- - выходные частоты резонаторов ; а.,а ,Ц ,Ь - коэффициенты; М - масса; UJ ускорение i,, В случае равенства а а„ дл  разности частот можно записать Af , где b5 bxf-b/t Однако из-за нестабильности пара|Метров резонаторов и из-за действи  возмущений реальный вид уравнени (2): Af a,,(3) где а - неизвестна  величина. Источник18 питани  вырабатывает посто нный ток, который коммутатором 17 по командам с таймера 19 периодически подключаетс  то к обмоткам электромагнитов, расположе нных в корпусе, то к обмоткам электромагни тов , расположенных в массе. Если то подключен к электромагнитам, распол женнУм в массе 3, то -эталонна  масс 16 пр;ит гиваетс  к ним, садитс  на коническую поверхность массы 3 и за мыкает собой электромагнитные пол  этих элект1Хзмагнитон. Если же ток подключен к электромагнитам, расположенньм в корпусе, то эталонна  масса 16 прит гиваетс  к корпусу и садитс  на его коническую поверхность , тем самым замыка  электромаг нитные пол  электромагнитов. Таким образс л, эталонна  масса 1 создает приращение массы 3 на известную величину ДМ. При этом уравнение (3) примет вид (5 а% 11А4-л(,,Ц , i-e,M(l+-)to,,:.j. Реша  совместно уравнени  (3) и (4) получим )-Л« ( 4) Теперь а точно известно и ошибка измерени , вызванна  незнанием а, полностью исключаетс . Величину тока, витки электромагнитов и количество электромагнитов, расположенных по окружности массы и корпуса, нужно выбирать таким образом , чтобы обеспечивалось преодоление гетерезиса электромагнитов, прит гивание эталонной массы и удер- . живание ее в услови х действи  ускорени . Зазор между эталонной массой vi кор;пусом должен быть минимальньм, но обеспечивающим перемещение массы 3 под действием ускорени  во всем рабочем диапазоне ускорений. Вьшолнение акселерометра с эталонной массой коммутатором, таймером, подключенным к его входам, и электромагнитами с источником питани , одни из которых-установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного элемента, а в зазоре между ними расположена эталонна  масса с возможностью перемещени  в осевом направлении, позвол ет увеличить точность измерени  ускорений.The invention relates to measuring technology and can be applied to measure acceleration. Vibration accelerometers are known that contain a resonator of inertial mass, pathogens, and receivers of oscillations of the resonator ll. The disadvantages of these devices are the necessity of mass suspension in the axis, perpendicular to the axis of sensitivity, which increases the sensitivity threshold and introduces additional errors at low accelerations, the susceptibility of these devices to transverse vibrations. The closest in technical essence to the invention is a vibrating accelerometer comprising a vacuumized case, inside of which are located an inertial element, two elastic thin-walled cylindrical resonators with systems for picking up and exciting oscillations attached by their ends to the inertial element, and others rigidly to the case 23 The most significant disadvantage of the known device is; the decrease in the accuracy of the measurement of the acceleration is not due to a change in the initial parts of the oscillations of the resonators with time caused by instability of the parameters of the resonators and the influence of disturbing influences. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement of acceleration. This goal is achieved in that an accelerometer containing an evacuated body, inside of which are located an inertial element, two elastic thin-walled cylindrical resonators with systems for removing and exciting oscillations attached at one end to the inertial element, and the others are rigidly attached to the body; , a timer connected to its inputs, an electromagnet with a power source, one of which is installed in the slots of the housing, the others are rigidly fixed in the slots of the inertia element, and in the gap between the sample mass is of a poss NOSTA movement in the axial direction Research Institute, The drawing shows the device being offered, overall appearance. The proposed device contains an elastic resonator 1 with a thin-walled active cylindrical section, fixed at one end in case 2 and the other rigidly connected to mass 3. At mass 3, the second elastic is fixed at one end by a second elastic resonator 4, the other end fixed in cover 5, which is hermetically connected with the housing 2. The cover 6 is hermetically connected to the cover 5, and the cover 7 is also tightly connected to the housing 2. Inside their resonators 1 and 4 their removal and excitation systems 8 and 9, respectively, are installed. Hole 10 in the cap 3. The hole 11 in the housing connects all the devices of the device to each other. All cavities of the device are evacuated. In the grooves of mass 3 are fixed capsules of electromagnets 12 and 1.3. Exactly the same capsules of electromagnets 14 and 15 are fixed in the slots of the housing 2. On the conical surface of mass 3 there is a reference mass 16, made of magnetic material and made in the form of a ring with conical surfaces. The windings of electromagnets 12 and 13 are connected to one output of switch 17, and the windings of electromagnets 14 and 15 to another output of switch 17. Power supply 18 and power supply 18 and timer 19 are connected to inputs of switch 17. The device operates as follows. The resonators 1 and 4, with their excitation and pickup systems and amplifiers, form electromechanical oscillatory systems that excite the mechanical oscillations of the resonators at natural frequencies. The frequencies of the output electrical signals are close to the oscillation frequencies of the resonators. The eigenfrequencies of the resonators correspond to the axial force generated by axial acceleration using mass. The axial force simultaneously compresses one resonator and stretches the other. The measure of acceleration is the difference between the oscillation frequencies of the resonators. The calibration characteristics of the resonators have the form fi cii NVfeiMi. , () where f and f- are the output frequencies of the resonators; a., a, C, b - coefficients; M is the mass; UJ acceleration i ,, In the case of equality a aa for the frequency difference, we can write Af, where b5 bxf-b / t However, due to the instability of the pair of | Meters of the resonators and due to the effect of perturbations, the real form of equation (2): Af a, , (3) where a is an unknown quantity. The power source 18 generates a direct current, which the switch 17, commanded by timer 19, periodically connects to the windings of electromagnets located in the housing, then to the windings of electromagnets located in the ground. If it is connected to electromagnets, located in mass 3, then the reference mass of 16 rp; it goes to them, sits on the conical surface of mass 3 and takes up the electromagnetic fields of these electrically magnetons. If the current is connected to electromagnets located in a housing, then the reference mass 16 is attracted to the housing and sits on its conical surface, thereby short-circuiting the electromagnetic fields of the electromagnets. Thus, the reference mass 1 creates an increment of mass 3 by a known amount of DM. In this case, equation (3) takes the form (5 a% 11A4-l (,, C, i.e., M (l + -) to ,,:. J. Solving together equations (3) and (4) we get) -L "( 4) Now, a well known and measurement error caused by ignorance of a is completely eliminated. The magnitude of the current, the turns of the electromagnets and the number of electromagnets located along the mass circumference and the body must be chosen in such a way as to overcome the heterosesis of the electromagnets - its life in conditions of acceleration. The gap between the reference mass vi cor; the start should be minimal Nm, but providing the movement of mass 3 under the action of acceleration over the entire working range of accelerations. Accelerometer with a reference mass is switched by a switch, a timer connected to its inputs, and electromagnets with a power source, some of which are installed in the slots of the housing, others are rigidly fixed in the slots an inertial element, and in the gap between them the reference mass is located with the possibility of movement in the axial direction, which allows to increase the accuracy of measurement of accelerations.

Claims (1)

ВИБРАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий вакуумированный корпус,VIBRATION ACCELEROMETER, containing a vacuum housing, SSSSSSSSSSSSSS^ аSSSSSSSSSSSSSSSS ^ a If внутри которого расположены инерционный элемент, Два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к. корпусу, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены эталонная масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагниты с источником питания, одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного эле- мента, а в зазоре между ними^расположена эталонная масса с возможностью перемещения в осевом направлении. ~If there is an inertial element inside of it, Two elastic thin-walled cylindrical resonators with vibration removal and excitation systems attached at one of their ends to the inertial element and others rigidly to the body, which, in order to increase the measurement accuracy, he introduced a reference mass, a switch, a timer connected to its inputs, electromagnets with a power source, some of which are installed in the grooves of the housing, others are rigidly fixed in the grooves of the inertia element, and in the gap between them lozhena reference mass movably in the axial direction. ~
SU823406521A 1982-03-12 1982-03-12 Vibration accelerometer SU1024852A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823406521A SU1024852A1 (en) 1982-03-12 1982-03-12 Vibration accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823406521A SU1024852A1 (en) 1982-03-12 1982-03-12 Vibration accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1024852A1 true SU1024852A1 (en) 1983-06-23

Family

ID=21000843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823406521A SU1024852A1 (en) 1982-03-12 1982-03-12 Vibration accelerometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1024852A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2637689A1 (en) * 1988-10-11 1990-04-13 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt ACCELEROMETER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. П.В.Новицкий и др. Цифровые приборы с частотньми датчиками. Л., Энерги , 1970, с.423. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке 2930980/18-10, кл. G 01 Р 15/08, 1980 (прототип). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2637689A1 (en) * 1988-10-11 1990-04-13 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt ACCELEROMETER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4479385A (en) Double resonator cantilever accelerometer
US4901586A (en) Electrostatically driven dual vibrating beam force transducer
US4930351A (en) Vibratory linear acceleration and angular rate sensing system
US4321500A (en) Longitudinal isolation system for flexurally vibrating force transducers
US4489609A (en) Gyroscopes
US5962784A (en) Micromachined rate and acceleration sensor
GB2158579A (en) Angular rate sensor system
US2627400A (en) Angular velocity responsive apparatus
US5247252A (en) Sensor for determining angular velocity with piezoceramic component formed as thickness shear oscillator
US4311053A (en) Vibrating beam pressure sensor
US3257850A (en) Pressure responsive vibrating tube
SU1024852A1 (en) Vibration accelerometer
US5905201A (en) Micromachined rate and acceleration sensor and method
GB2111209A (en) Piezoelectric oscillatory gyroscopes
US3913405A (en) Angular direction sensor
RU2436106C2 (en) Linear acceleration frequency transducer
RU2010120200A (en) MICROMECHANICAL SELECTIVE GYROSCOPE
US3310757A (en) Decoupling mounting plates for tuning fork oscillators
RU2650715C1 (en) Linear accelerator sensor
RU2046348C1 (en) Accelerometer
US3332290A (en) Accelerometer
JP4054073B2 (en) Force rebalance accelerometer including a low stress magnet interface.
SU1265620A1 (en) Vibration-measuring device
RU2709706C1 (en) Frequency sensor of linear accelerations
SU911406A1 (en) Vertical seismic receiver