SU1185247A1 - Compensation pendulous accelerometer - Google Patents

Compensation pendulous accelerometer Download PDF

Info

Publication number
SU1185247A1
SU1185247A1 SU833619978A SU3619978A SU1185247A1 SU 1185247 A1 SU1185247 A1 SU 1185247A1 SU 833619978 A SU833619978 A SU 833619978A SU 3619978 A SU3619978 A SU 3619978A SU 1185247 A1 SU1185247 A1 SU 1185247A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensitive element
electrodes
sensing element
voltage source
sides
Prior art date
Application number
SU833619978A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Григорьевич Овсянников
Алексей Викторович Полынков
Александр Александрович Трунов
Original Assignee
МВТУ 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 МВТУ им.Н.Э.Баумана filed Critical МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority to SU833619978A priority Critical patent/SU1185247A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1185247A1 publication Critical patent/SU1185247A1/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

КОЖЕНСАЦИОННЬШ МАЯТНИКОВЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, укрепленный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент с электропроводными поверхност ми, два укрепленных на корпусе по обе стороны чувствительного элемента неподвижных электрода, импульсный блок электроники , соединенный с чувствительным элементом и неподвижными электродами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены источник напр жени  и два дополнительных электрода, укрепленных на корпусе пс обе стороны чувствительного элемента и смещенных относительно оси подвеса, причем источник напр жени  подключен одним вьшо дом к чувствительному элементу, а другим - к двум дополнительным элек тродам. (ЛKOZHENSATSIONNYE PENDULAR ACCELEROMETER, comprising a case, a sensitive element fixed to it on an elastic suspension with electrically conductive surfaces, two fixed on the case on both sides of the sensitive element stationary electrodes, a pulse electronics unit connected to the sensitive element and stationary electrodes, characterized in that In order to improve accuracy, a voltage source and two additional electrodes are inserted in it, mounted on the housing of the PS, both sides of the sensing element and offset relative to the axis of the suspension, the voltage source being connected to one sensing element, and the other to two additional electrodes. (L

Description

/ g

J sJ s

в г in g

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных ускорений в системах инерциальной навигации . ..The invention relates to a measurement technique and can be used to measure linear accelerations in inertial navigation systems. ..

Цель изобретени  - новышени-е точности акселерометра за счет компенсации конечной жесткости упругого подвеса чувствительного элемента.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the accelerometer by compensating for the ultimate stiffness of the elastic suspension of the sensitive element.

На фиг.1 представлена конструкци  акселерометра с неэлектропроводным чувствительным элементом, например, кварцем на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. Г; на фиг.4 - вариант конструкции с электропроводным чувствительным элементомJ на фиг.З - разрез В-В на фиг. 4 ; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4Fig. 1 shows the construction of an accelerometer with a non-conductive sensitive element, for example, quartz in Fig. 2, section A-A in Fig. 1; on fig.Z - section bb in fig. G; FIG. 4 is a variant of the design with an electrically conductive sensitive element; FIG. 3 — section BB, FIG. four ; in fig. 6 - section G-Y in FIG. four

Акселерометр содержит центральную пластину 1, чувствительный элемент 2, прикрепленный к центральной пластине через упругие балочки 3. На плоские поверхности неэлектроп.роводного чувствительного элемента напылены электропроводные слои 4. По обе стороны от чувствительного элемента расположены неподвижные пластины 5, в случае их изготовлени  из неэлектропроводного материала на них напьш етс  электропроводный слой 6. Чувствительный элемент 2 и пластины 5 образуют элементы электростатического датчика угла, совмещенного с датчиком момента.The accelerometer contains a central plate 1, a sensitive element 2 attached to the central plate through elastic beams 3. Electrically conductive layers 4 are sprayed onto flat surfaces of a non-electro-conductive sensitive element. Fixed plates 5 are located on both sides of the sensitive element. an electrically conductive layer 6 is printed on them. Sensitive element 2 and plates 5 form elements of an electrostatic angle sensor combined with a moment sensor a.

Центральна  пластина, 1 фиксируетс  относительно неподвижных пластин 5 с помощью прокладок 7 и 8. С внешних сторон иеподвилсных пластин расположены элементы импульсного блока электроники 9, св занные электрически с; электродами неподвижных пласти и чувствительного элемента. Несущим элементом конструкции акселерометра  вл етс  корпус 10. На чувствительно элементе выполнен выступ 11, по обе стороны от выступа на корпусе расположены два дополнительных электрода 12, св занные с источником напр жени электронного блока 9.The central plate 1 is fixed with respect to the fixed plates 5 by means of gaskets 7 and 8. On the outer sides of the sub-plates there are elements of a pulsed electronics unit 9 connected electrically with; electrodes of fixed plate and sensitive element. The carrier element of the accelerometer design is the housing 10. A protrusion 11 is made on the sensitive element. Two additional electrodes 12 are located on either side of the projection connected to the voltage source of the electronic unit 9.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При действии ускорени  на чувствительный элемент 2 инерционна  сила уравновешиваетс  компенсирующей силой датчика момента через контур пенсации. В качестве датчика угла, совмещенного с датчиком момента емкостного типа, используютс  чувствительньй элемент 2 с напыленным на него электропроводным слоем 4 и неподвижные пластины 5 с электропроводными сло ми 6. Работа этих элементов в качестве датчика угла и датчика момента разделена по времени и обеспечиваетс  импульсным блоком электроники 9. В один из промежутков времени блоком электроники 9 осуществл етс  определение положени  чувствительного элемента. В следующий промежуто импульсный блок 9 формирует на пластинах 2 и 5 напр жение, создающее компенсирующую силу, пропорциональну отклонению чувствительного элемента от положени  равновеси . По величине этого напр жени  суд т о величине действующего на чувствительньш элемен ускорени .Under the action of acceleration on the sensitive element 2, the inertial force is balanced by the compensating force of the torque sensor through the sensing circuit. As an angle sensor combined with a capacitive-type torque sensor, the sensing element 2 with the electrically conductive layer 4 deposited on it and the fixed plates 5 with the electrically conductive layers 6 are used. The operation of these elements as an angle sensor and an axial sensor is divided in time and provided by a pulse unit electronics 9. At one of the time intervals, the electronics 9 determines the position of the sensitive element. In the next interval, the pulse unit 9 forms a voltage on the plates 2 and 5, creating a compensating force proportional to the deviation of the sensitive element from the equilibrium position. From the magnitude of this stress, the magnitude of the acceleration acting on the sensitive element is judged.

Наличие статической ошибки по углу отклонени  чувствительного элемента при действии на него ускорени , несовпадение положени  равновеси  чувствительного элемента с нулевым положением датчика угла, смещение и дрейф нул  усилител  посто нного тока, вход щего в блок электроники 9 создают дополнительное усилие, определ емое жесткостью упругих балочек 3 и внос т погрешность в измерение ускорени . В устройстве;жесткость балочек 3 компенсируетс  с помощью выступа 11 на чувствительном элементе и двух соединенных между собою электродов 12, присоединенных к дополнительному источнику напр жени , вход щему в блок электроники 9. Электроды 11 и 12 с дополнительным источником напр жени  создают отрицательную жесткость. При определенном напр жении дополнительного источника и определенном взаимном расположении электродов 12 относительно электрода 11 с учетом перемещений последнего эта отрицательна  жесткость практически линейна и может быть равной жесткости балочек 3.The presence of a static error in the angle of deflection of the sensitive element under the action of acceleration on it, the discrepancy between the equilibrium position of the sensitive element with the zero position of the angle sensor, the displacement and drift of the DC amplifier included in the electronics unit 9 create an additional force determined by the rigidity of the elastic beams 3 and introduces an error in the measurement of acceleration. In the device, the stiffness of the beams 3 is compensated by the protrusion 11 on the sensing element and two interconnected electrodes 12 connected to an additional voltage source included in the electronics unit 9. The electrodes 11 and 12 with an additional voltage source create negative rigidity. At a certain voltage of the additional source and a certain mutual arrangement of the electrodes 12 relative to the electrode 11, taking into account the displacements of the latter, this negative rigidity is almost linear and can be equal to the rigidity of the beams 3.

Действительно, электростатическа  сила прит жени  подвижного электрода .11 к одному из неподвижных электродов 12 равнаIndeed, the electrostatic force of attraction of the moving electrode .11 to one of the fixed electrodes 12 is equal to

,.5 S; (), а к другому.5 S; () and to another

,,U2,/(e,)S,, U2, / (e,) S

где Е - диэлектрическа  посто нна  среды между электродами акселерометра; 3 Sj - площадь электрода 12; U - напр жение между электродами 1 1 и 1 2 v де, - смещение электрода 11 из нейтрального положени , в котором рассто ние между электродами 11 и 12 равно е Результирующа  сила, действующа  на подвижный электрод 11, определ етс  выражением .,и,е,ле,/(е,+ле|) Поэтому, обеспечива  конструктивно , чтобыде не превышало нескольки микрон, а е составл ло несколько дес тых миллиметра, будем иметь F (,, т .е. электроды 11 и 12 с дополнитель ным источником напр жени  создаютwhere E is the dielectric constant of the medium between the accelerometer electrodes; 3 Sj - the area of the electrode 12; U is the voltage between the electrodes 1 1 and 1 2 v de, is the displacement of the electrode 11 from the neutral position, in which the distance between the electrodes 11 and 12 is equal to e The resulting force acting on the moving electrode 11 is determined by the expression., And, e , le, / (e, + le |) Therefore, by providing constructively that not more than a few microns, and e to be several tenths of a millimeter, we will have F (i.e. electrodes 11 and 12 with an additional source wives create

А -АA-A

. 3. 3

// 74 практически линейную отрицательную жесткость. При отклонении чувствительного элемента акселерометра на угол о момент, создаваемый результирующей силой F на плече f относительно оси подвеса чувствительного элемента , равен M, (,/e.. Исход  из услови  компенсации жесткости С балочек 3 М,,С . Отсюда- .величина напр жени  дополнительного источника питани  должна быть равной и T|ee3 /( ). Таким образом, достигаетс  полна  компенсаци  жесткости балочек упру- гого подвеса чувствительного элемента акселерометра.// 74 almost linear negative stiffness. When the accelerometer's sensitive element is deflected by an angle θ, the moment created by the resultant force F on arm f relative to the axis of suspension of the sensitive element is equal to M, (, / e .. Proceeding from the condition of stiffness compensation C, 3 M, C, hence. The additional power source should be equal to T | ee3 / (). Thus, a complete compensation of the stiffness of the beams of the elastic suspension of the accelerometer sensitive element is achieved.

titi

9 S9 s

в-вin-in

Claims (1)

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ МАЯТНИКОВЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, укрепленный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент с электропроводными поверхностями, два укреп- ленных на корпусе по обе стороны чувствительного элемента неподвижных электрода, импульсный блок электроники, соединенный с чувствительным элементом и неподвижными электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник напряжения и два дополнительных электрода, укрепленных на корпусе по обе стороны чувствительного элемента и смещенных относительно оси подвеса, причем источник напряжения подключен одним выводом к чувствительному элементу, а другим - к двум дополнительным электродам.COMPENSATING PENDULAR ACCELEROMETER, comprising a housing, a sensing element mounted thereon on an elastic suspension with electrically conductive surfaces, two fixed electrodes mounted on the housing on both sides of the sensing element, a pulse electronics unit connected to the sensing element and the fixed electrodes, characterized in that, in order to increase accuracy, a voltage source and two additional electrodes are introduced into it, mounted on the housing on both sides of the sensitive element and offset tnositelno suspension axis, whereby the voltage source is connected to one end of the sensing element, and the other - to the two additional electrodes. Тиг !Tig!
SU833619978A 1983-07-15 1983-07-15 Compensation pendulous accelerometer SU1185247A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833619978A SU1185247A1 (en) 1983-07-15 1983-07-15 Compensation pendulous accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833619978A SU1185247A1 (en) 1983-07-15 1983-07-15 Compensation pendulous accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1185247A1 true SU1185247A1 (en) 1985-10-15

Family

ID=21073753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833619978A SU1185247A1 (en) 1983-07-15 1983-07-15 Compensation pendulous accelerometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1185247A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент US № 3702073, кл. G 01 Р 15/08, 1972. За вка GB № 2047902, кл. G 01 Р 15/13, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4744249A (en) Vibrating accelerometer-multisensor
US4744248A (en) Vibrating accelerometer-multisensor
KR100327481B1 (en) Micro gyroscope
US4750364A (en) Angular velocity and acceleration sensor
US4711128A (en) Micromachined accelerometer with electrostatic return
US8322216B2 (en) Micromachined accelerometer with monolithic electrodes and method of making the same
US5959206A (en) Micromechanical rotation speed sensor
CA2243348C (en) Two axis navigation grade micromachined rotation sensor system
US9052196B2 (en) Coriolis gyroscope having correction units and method for reducing the quadrature bias
US7316161B2 (en) Rotation rate sensor
US4611491A (en) Accelerometer system
US20020189355A1 (en) Small size, high capacitance readout silicon based MEMS accelerometer
GB2302177A (en) Micro-mechanical oscillator of an oscillation gyrometer
GB2158579A (en) Angular rate sensor system
KR20010007488A (en) Compensation pendulous accelerometer
US5490420A (en) Gyroscopic devices
US4023413A (en) Device for measuring accelerations, particularly accelerations due to gravity
US6557415B2 (en) Counterbalanced silicon tuned multiple accelerometer-gyro
KR100408494B1 (en) Micro gyroscope
US20060048574A1 (en) Acceleration sensor and method for detecting an acceleration
KR100363786B1 (en) Microgyrocrope
SU1185247A1 (en) Compensation pendulous accelerometer
US5456109A (en) Thick film rotational accelerometer having two structurally integrated linear acceleration sensors
SE451898B (en) FLEXIBLE BODY WITH ELECTRIC conductor
Weinberg et al. Microelectromechanical instrument and systems development at the Charles Stark Draper Laboratory, Inc