SU1067445A1

SU1067445A1 - Compensation accelerometer

Info

Publication number: SU1067445A1
Application number: SU823389213A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Горбунов; Сергей Феодосьевич Коновалов; Инна Ивановна Медведева; Александр Александрович Трунов
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1984-01-15

Abstract

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР , содержаний корпус,размещенп ный Ё нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные через электронный усилитель, и дополнительный корректирующий акселерометр , выход которого подключен ч:ерез дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, отличающийс тем, что, с целью повышени технологичности конструкции, узлы упругого подвеса основного и дополнительного акселерометров в шoлнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали , подвижных-деталей чувствительных элементов основного и дополнительного акселерометров и упругих (Л балок, св зывающих корпусную деталь с соответствующими чувствительными, элементами.COMPENSATION ACCELEROMETER, contents housing, movable sensing element, elastic and angle sensors connected via an electronic amplifier, and an additional correction accelerometer, the output of which is connected to the elastic suspension, h: through an additional electronic amplifier to the torque sensor of the main accelerometer, that, in order to improve the manufacturability of the structure, the nodes of the elastic suspension of the main and additional accelerometers are made from one single crystal in the form of a common moving body parts, moving parts of sensitive elements of the main and additional accelerometers and elastic (L beams connecting the body part with the corresponding sensitive elements.

Description

Изобретение относитс к Навигационной технике и может быть испольэоваНо в качестве .чувстйительного элемента - акге.ерсметра инерциальных систем наьигации и стабилизации траектории полета летательных аппаратов .The invention relates to the Navigation technique and can be used as a sensing element - a meter. Inertial systems for the navigation and stabilization of the flight path of aircraft.

Известны конструкции прецизионны ма тниковых акселерометров с упругим подвесом инерционной массы, причем сами элементы подвеса выполн ютс ка:к металлическими,так и из кварца П и С2 . .Known designs of precision maker accelerometers with an elastic suspension of inertial mass are known, the suspension elements themselves being made both to metal and from quartz P and C2. .

Существенными недостатками таких конструкций вл ютс низка виброустойчивость акселерометра и технологическа сложность изготовлени качественных упругих подве-. сов,Significant drawbacks of such structures are the low vibration resistance of the accelerometer and the technological complexity of manufacturing high-quality elastic suspensions. owls,

Известен прибор, в который, введен корректирующий контур в состав компенсационного акселерометра, а также дополнительно введены два вибродатчи ка , оси чувствительности которых расположены в плоскости ма тника основного акселерометра одна параллельно измерительной оси основного прибора, а втора - перпендикул рно ей, сигналы с вибродатчиков дополнительных акселерометров - череа дополнительный электронный усилитель подаютс в обмотку датчика момента основного прибора СЗ.A device is known in which a correction circuit is introduced into the compensation accelerometer, and two additional vibration sensors are added, the sensitivity axes of which are located in the plane of the main accelerometer one parallel to the measuring axis of the main device, and the signals from the additional vibration sensors accelerometers - through an additional electronic amplifier is fed to the winding of the torque sensor of the main device Sz.

Недостатком прибора вл етс технологическа сложность изготовлени качественных подвесов.The drawback of the device is the technological complexity of manufacturing high-quality suspensions.

Известен прибор, в котором упругий подвес инерционной массы/акселерометра изготовлен из монокристал личeckoгo кремни методом анизотропного травлени 43.A device is known in which the elastic suspension of inertial mass / accelerometer is made of monocrystalline silicon using the anisotropic etching method 43.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс компенсационный линейный акселерометр, содержащий корпус с подвешенным внутри него чувствительным элементом - инерционной массой, датчики положени (угла) и силы (момента/, соединенные через электронный усилитель , а также дополнительный корректирующий акселерометр, сигнал с которого, суммиру сь с сигналом основного контура разгрузки (компенсации ) , подаетс в датчик силы (момента ) основного прибора 5J.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a compensating linear accelerometer, comprising a housing with a sensitive element suspended inside it — an inertial mass, position (angle) and force sensors (moment /, connected through an electronic amplifier, as well as an additional corrective accelerometer, the signal from which, summing with the signal of the main unloading circuit (compensation), is fed to the force (moment) sensor of the main unit 5J.

Недостатком этой конструкции вл етс ее низка технологичность что объ сн етс раздельным изготовлением подвижных элементов основного и дополнительного акселерометра и з-начител-ьным объемом сборочных операций.The disadvantage of this design is its low manufacturability, which is explained by the separate manufacture of the moving elements of the main and additional accelerometers and the s-volume of the assembly operations.

Цель изобретени - повышение технологичности конструкции. - Указанна цель достигаетс , тем, что в компенсационном акселерометре содержащем корпус, размещенный вThe purpose of the invention is to improve the technological design. - This goal is achieved by the fact that in the compensation accelerometer comprising a housing located in

нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные череэ электронный усилитель, и донолнит л ный корректирующий акселерометр, выход которого подклк)чен через дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра , узлы упругого подвеса осно ного и дополнительного акселерометра выполнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали, подвижных деталей чувствительных элементов основного и дополнительного акселерометров и упругих балок, св зывающих корпусную деталь с соответотв ющими чувствительными элементами.On an elastic suspension, a movable sensitive element, angle and moment sensors, connected via an electronic amplifier, and a full correction accelerometer, the output of which is connected through an additional electronic amplifier to the torque sensor of the main accelerometer, the elastic suspension nodes of the base and additional accelerometer are made of a single single crystal in the form of a common fixed body part, moving parts of sensitive elements of the main and additional accelerometers and elastic beams, I associate body parts with appropriate sensing elements.

На фиг.. 1- представлена конструктивна схема предлагаемого акселерометра (разрез Л-А на Фиг. 2); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1.Fig. 1- shows the constructive scheme of the proposed accelerometer (section L-A in Fig. 2); in fig. 2 shows a section BB in FIG. one; in fig. 3 shows a section B-B in FIG. one.

Акселерометр состоит из корпус 1 с крышками 2 и монокристаллическсго кремниевого узла,, выполненного в виде неподвижной корпусной дет.алк 3, двух упругих балок 4 подвеса основного чув.ствительного элемента, двух упругих балок 5 подвеса подвижного элемента двух дополнительных акселерометров, подвижной детали б-основ .ани - основного чувствительного элемента и подвижных деталей 7 - оснований .подвижных элементов дополнА-ельных акселерометров. На основании 6 чувстви гельного эл.емента расположены катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента .контура разгрузки основного акселерометра. Магнитна цепь этого датчика момента СОСТОИТ из посто нных магнитов 9 и магнитрпроводов 10 с полюсными наконечниками 11. Кроме того, на основании 6 чувствительного элемента основного акселерометра симметрично оси V расположены подвижные электроды 12 емкостного датчика угла основного акселерометра, а его неподвижные электроды 13 укреплены на кронштейнах 14, базирующихс в крышках 2. Таким образом емкостной датчик угла основного акселерометра состоит из двух идентичных частей, симметричных оси v .The accelerometer consists of a case 1 with covers 2 and a single-crystal silicon node, made in the form of a fixed case piece, 3, two elastic beams 4 for the suspension of the main sensing element, two elastic beams for the suspension for the mobile element two additional accelerometers, a moving part b- the bases of the main sensitive element and the moving parts of the 7 bases of the mobile elements of the additional accelerometers. On the basis of 6 senses of the gel el element, the coils 8 of the magnetoelectric moment sensor are located. The magnetic circuit of this torque sensor consists of permanent magnets 9 and magnetic conductors 10 with pole pieces 11. In addition, on the base 6 of the sensitive element of the main accelerometer, movable electrodes 12 of the main accelerometer angle sensor are located symmetrically to the V axis, and its fixed electrodes 13 are mounted on brackets 14, based in covers 2. Thus, the capacitive angle sensor of the main accelerometer angle consists of two identical parts, symmetrical to the v axis.

Выходной сигнал емкостного датчика угла основного акселерометра подаетс на электронный усилитель -15 основного контура разгрузки и .далее через эталонное сопротивление РЭТ катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента.The output signal of the capacitive angle sensor of the main accelerometer is fed to the electronic amplifier -15 of the main discharge circuit and further through the reference resistance of the coil 8 of the magnetoelectric torque sensor.

На подвижных детал х 7 - основа .ни х подвижных (чувствительныхj элементов дополнительных акселеромет ров расположены подвижные электроды 16 емкостных датчиков угла дополнительных акселерометров, а их неподвижные электроды 17 укреплены на кронштейнах 18, базирующихс на крьпаках -2.On moving parts 7 is the basis of a number of moving parts (sensitive elements of additional accelerometers, there are movable electrodes of 16 capacitive angle sensors of additional accelerometers, and their fixed electrodes 17 are mounted on brackets 18 based on clamps -2.

Выходы емкостных датчиков угла дополнительных акселерометров Л и П соединены последовательно и подключены через дополнительный электронный усилитель 19 и эталонное сопротивление RЗУ к катушкам 8 магнитоэлектрического датчика момента.The outputs of the capacitive angle sensors additional accelerometers L and P are connected in series and connected through an additional electronic amplifier 19 and the reference resistance RZU to the coils 8 of the magnetoelectric torque sensor.

Ось - измерительна ось основного акселерометра и дополнительных акселерометров.Axis is the measuring axis of the main accelerometer and optional accelerometers.

. Предлагаемый акселерометр работает следующим- образом.. The proposed accelerometer works as follows.

При наличии ускорени по измерительной оси инерционна сила вызывает поворот подвижного узла основного акселерометра вокруг оси 00 , который измер етс емкостным датчиком угла, усиливаетс электронным блоком 15 и через эталонное выходное сопротивление Р подаетс в обмотку магнитоэлектрического датчика момента.With acceleration along the measuring axis, the inertial force causes the moving node of the main accelerometer to rotate around axis 00, which is measured by a capacitive angle sensor, is amplified by the electronic unit 15 and through the reference output resistance P is fed to the winding of the magnetoelectric torque sensor.

Кроме того, при наличии ускорени по измерительной оси инерт .чонна сила вызывает повороты под-вижных чувствительных элементов дополнительных акселерометров Л и П / которые измер ютс емкостными датчиками угла, подаютс с них на дополнительный электронный усилитель 19 и далее через эталонное сопротивление Rj в обмотку магнитоэлектрического датчика момента.In addition, in the presence of acceleration along the measuring axis, the inertial force causes the turns of the moving sensitive elements of the additional accelerometers L and P / which are measured by capacitive angle sensors, are fed from them to the additional electronic amplifier 19 and then through the reference resistance Rj to the winding of the magnetoelectric torque sensor.

Коэффициент усилени дополнительного усилител 19 подбираетс таким чтобы обусловленный его выходным сигналом ток создавал ё обмотке датчика момента момент, равный и противоположно направленный моменту инерционной силы, действующей на .подвижный узел основного акселерометра при наличии ускорени по измерительной оси. При этом отклонение подвижного узла основного акселерометра от нулевого положени будет равно перемещению, необходимому дл компенсации неточности измере0 ни ускорени дополнительным коррек- тирующим акселерометром, т.е. отклонение подвижного узла резко умень . шаетс , что ведет к стабилизации коэффициента передачи датчика момен5 та акселерометра, повышению виброустойчивости прибора и снижению изменений упругих сил подвеса чувствительного элемента основного акселерометра.The gain of the additional amplifier 19 is chosen so that the current generated by its output signal creates a moment in the winding of the torque sensor equal to and opposite to the moment of inertial force acting on the mobile node of the main accelerometer in the presence of acceleration along the measuring axis. In this case, the deviation of the movable node of the main accelerometer from the zero position will be equal to the displacement necessary to compensate for the inaccuracy of the measurement or acceleration with an additional correction accelerometer, i.e. the deviation of the mobile node dramatically reduced. This leads to a stabilization of the torque transfer coefficient of the accelerometer, an increase in the vibration resistance of the device, and a decrease in the changes in the elastic forces of the suspension of the sensitive element of the main accelerometer.

Наличие двух дополнительных акселерометров- Л И П с противоположными ма тниковост ми и их последовательное включение исключает наличие в результирующем сигнгшеThe presence of two additional accelerometers - L & P with opposite industrialism and their successive inclusion excludes the presence in the resulting signg

t дополнительных акселерометров вибрационной погрешности.t additional vibration accelerometer.

Таким образом,-предлагаемое изобретение поз.в6л ет повысить технологичность конструкции компенсационного акселерометра с корректирующим контуром при изготовлении упругих подвесов подвижных узлов основногои дополнительного акселерометров из монокристаллического кремни методом анизотропногоThus, the proposed invention makes it possible to improve the manufacturability of the design of a compensation accelerometer with a correction circuit in the manufacture of elastic suspensions of moving assemblies of the main and additional accelerometers from monocrystalline silicon using the anisotropic method.

травлени путем изготовлени упругих подвесов основного и дополнительного акселерометров из одного монокристалла кремни .etching by fabricating elastic suspensions of the main and additional accelerometers from a single silicon single crystal.

Claims

COMPENSATION ACCELEROMETER, comprising a housing 'placed in it on an elastic suspension, a movable sensing element, angle and moment sensors connected via an electronic amplifier, and an additional corrective accelerometer, the output of which is connected via an additional electronic amplifier to the moment sensor of the main accelerometer, characterized in that that, in order to improve the manufacturability of the design, the nodes of the elastic suspension of the main and additional accelerometers are made of one single crystal in the form of a common motionless second housing part, the moving parts of the sensitive elements of the main and additional accelerometers and elastic beams connecting the base member with the respective sensitive elements.

L-a