SU1765773A1 - Accelerometer - Google Patents
Accelerometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1765773A1 SU1765773A1 SU914903362A SU4903362A SU1765773A1 SU 1765773 A1 SU1765773 A1 SU 1765773A1 SU 914903362 A SU914903362 A SU 914903362A SU 4903362 A SU4903362 A SU 4903362A SU 1765773 A1 SU1765773 A1 SU 1765773A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- delay lines
- input
- output
- accelerometer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: измерительна техника . Сущность изобретени : акселерометр содержит корпус и консольный чувствительный элемент, на поверхност х которого на- несены металлизированные участки. Преобразователь выполнен на основе генераторов поверхностных акустических волн, каждый генератор образован усилителем, включенным между соответствующими входными, и выходными встречно-штыревыми преобразовател ми, расположении-- ми попарно на обоих сторонах консольного чувствительного элемента. При этом одна из линий задержек на каждой стороне расположена напротив металлизированного участка на корпусе на определенном рассто нии от него. 5 ил.Use: measuring technique. SUMMARY OF THE INVENTION: An accelerometer comprises a housing and a cantilever sensing element, on the surfaces of which metallized areas are applied. The converter is made on the basis of surface acoustic wave generators, each generator is formed by an amplifier connected between the corresponding input and output interdigital transducers arranged in pairs on both sides of the cantilever sensing element. At the same time, one of the delay lines on each side is located opposite the metallized area on the body at a certain distance from it. 5 il.
Description
Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано в акселерометрах дл измерени ускорени подвижных объектов.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in accelerometers for measuring the acceleration of moving objects.
Известен акселерометр с преобразователем поверхностных акустических волн (ПАВ), на чувствительном элементе которого образована лини задержки с входным и выходным встречно-штыревыми преобразовател ми (ВШП), на линии задержки образо- в1ан ПАВ-генератор путем включени усилител между входным и выходным ВШП.An accelerometer with a transducer of surface acoustic waves (SAW) is known, on a sensitive element of which a delay line is formed with input and output counter-pin transducers (IDT), a SAW generator is formed on the delay line by turning on an amplifier between the input and output IDT.
Такой акселерометр обеспечивает малый коэффициент преобразовани .Such an accelerometer provides a low conversion factor.
Дл увеличени коэффициента преобразовани линии задержки образуют на двух сторонах чувствительного элемента (ЧЭ). Такой акселерометр, прин тый за прототип , имеет корпус, чувствительный элемент , линии задержки за двух сторонах ЧЭ, включающие входной и выходной ВШП, содержит ПАВ - генераторы на лини х задержки , образованные включением усилител между входным и выходным ВШП, смеситель частое, частотомер.To increase the conversion coefficient, delay lines are formed on two sides of the sensing element (SE). Such an accelerometer, taken as a prototype, has a body, a sensitive element, delay lines behind two sides of the SE, including input and output IDT, contains surfactants - generators on delay lines formed by turning on the amplifier between the input and output IDT, frequency mixer, frequency meter.
Недостатками акселерометра вл ютс отсутствие информации о направлении ускорени и температурна погрешность, вызванна различным изменением частот ПАВ-генераторов из-за разности температур между противоположными поверхност ми ЧЭ.The disadvantages of the accelerometer are the lack of information on the direction of acceleration and temperature error caused by various changes in the frequencies of SAW-generators due to the temperature difference between the opposite surfaces of SE.
Целью изобретени вл ютс устранение температурной погрешности и определение направлени ускорени .The aim of the invention is to eliminate the temperature error and determine the direction of acceleration.
Поставленна цель достигаетс в акселерометре , содержащем корпус, консольный чувствительный элемент, частотомер, преобразователь поверхностных акустических волн, включающий линии задержки с входными и выходными встречно-штыревыми преобразовател ми, ПАВ-генераторы на лини х задержки, образованные включениXIThe goal is achieved in an accelerometer comprising a housing, a cantilever sensing element, a frequency meter, a transducer of surface acoustic waves, including delay lines with input and output anti-pin converters, SAW generators on delay lines formed by the XI
ОABOUT
сл VJ чsl vj h
CJCJ
ем усилител между входным и выходным ВШП тем, что линии задержки расположены на корпусе на двух поверхност х, параллельных основным поверхност м ЧЭ, на каждой поверхности на корпусе образова- ны две линии задержки, расположенные симметрично относительно продольной оси ЧЭ, с направлением акустического тракта вдоль продольной оси ЧЭ перпендикул рно оси изгиба ЧЭ, ЧЭ снабжен металлизиро- ванными участками, соответствующими расположению одной из линий задержки на каждой поверхности корпуса, металлизированные участки на ЧЭ расположены от линий задержки на рассто нии d + fMHH,An amplifier between the input and output IDTs, in that the delay lines are located on the housing on two surfaces parallel to the main surfaces of the SE, on each surface there are two delay lines formed symmetrically with respect to the longitudinal axis of the SE, with the direction of the acoustic path the longitudinal axis of the SE is perpendicular to the axis of bending of the SE, the SE is equipped with metallized areas corresponding to the location of one of the delay lines on each surface of the housing, the metallized areas of the SE are located delay lines at a distance d + fMHH,
где Я - длина волны ПАВ, fMHH - прогиб чувствительного элемента на нижнем пределе измерени акселерометра, выходы ПАВ-ге- нераторов соединены с введенными форми- ровател ми импульсов, выходы котооыхдл пары линий задержки на каждой поверхности корпуса соединены с введенными устройствами вычитани частот, к выходам которых подключены частотомеры.where I is the surfactant wavelength, fMHH is the deflection of the sensitive element at the lower limit of the accelerometer measurement, the outputs of the surfactant generators are connected to the input pulse shapers, the outputs of which are a pair of delay lines on each surface of the housing are connected to the introduced frequency deductors, the outputs of which are connected frequency meters.
Отличительные признаки за вленного акселерометра состо т в том, что линии задержки расположены на корпусе на двух поверхност х, параллельных основным поверхност м ЧЭ, на каждой поверхности на корпусе образованы две линии задержки, расположенные симметрично относительно продольной оси ЧЭ, с направлением акустического тракта вдоль продольной оси ЧЭ перпендикул рно оси изгиба ЧЭ, ЧЭ снаб- жен металлизированными участками, соответствующими расположению одной из линий задержки на каждой поверхности корпуса, металлизированные участки на ЧЭ расположены от линий задержки на рассто- The distinguishing features of the claimed accelerometer are that the delay lines are located on the body on two surfaces parallel to the main surfaces of the SE, on each surface on the body two delay lines are formed, located symmetrically relative to the longitudinal axis of the SE, with the direction of the acoustic path along the longitudinal axes of ChE perpendicular to axis of bending of ChE, ChE equipped with metallized sections corresponding to the location of one of the delay lines on each surface of the body, metallized areas and SE are located on the delay lines rassto-
нии d -3 + fwMH, где Я - длина волны ПАВ,nii d -3 + fwMH, where I - the wavelength of the surfactant,
fwHH - прогиб чувствительного элемента на нижнем пределе измерени акселерометра , выходы ПАВ-генераторов соединены с введенными формировател ми импульсов , выходы которых дл пары линий задержки на каждой поверхности корпуса соединены с введенными устройствами вычитани частот, к выходам которых подклю- чены частотомеры.fwHH is the deflection of the sensing element at the lower limit of the accelerometer measurement, the outputs of the SAW-generators are connected to the input of pulse generators, the outputs of which for a pair of delay lines on each surface of the housing are connected to the introduced frequency subtractors whose outputs are connected to frequency meters.
На фиг. 1 показан общий вид акселерометра; на фиг. 2-4 - виды корпуса и чувствительного элемента акселерометра; на фиг. 5 - блок-схема акселерометра.FIG. 1 shows a general view of the accelerometer; in fig. 2-4 - types of the case and a sensitive element of the accelerometer; in fig. 5 is a block diagram of an accelerometer.
Акселерометр (фиг. 1) имеет корпус 1, консольный чувствительный элемент 2. На корпусе 1 на одной из поверхностей, параллельной основным плоскост м ЧЭ 2, расположены входной ВШП 3 и выходной ВШП 4The accelerometer (Fig. 1) has a housing 1, a cantilever sensing element 2. On the housing 1 on one of the surfaces parallel to the main planes of ČE 2, the input IDT 3 and output IDT 4 are located
одной линии задержки, входной ВШП 5 и выходной ВШП 6 второй линии задержки (фиг, 1, 2). На второй поверхности корпуса расположены входной ВШП 3 и выходной ВШП 4 одной линии задержки, входной ВШП 5 и выходной ВШП б второй линии задержки (фиг. 1,3). На чувствительном элементе 2 расположены металлизированные участки 7, 7 , соответствующие расположению одной из линий задержки на каждой поверхности корпуса 1 (фиг. 1, 4).one delay line, input IDT 5 and output IDT 6 of the second delay line (FIGS. 1, 2). On the second surface of the housing, the input IDT 3 and output IDT 4 of one delay line, input IDP 5 and output IDP b of the second delay line are located (Fig. 1.3). On the sensing element 2 are metallized areas 7, 7, corresponding to the location of one of the delay lines on each surface of the housing 1 (Fig. 1, 4).
На фиг. 2 ВШП 3, 4 одной линии задержки и ВШП 5, 6 второй линии задержки расположены симметрично относительно продольной оси ЧЭ 2, обеспечива направление акустического тракта вдоль продольной оси ЧЭ 2 перпендикул рно оси изгиба ЧЭ 2. Металлизированные поверхности 7, 7 расположены относительно БШП 3, 4 и 3, 4FIG. 2 IDTs 3, 4 of one delay line and IDP 5, 6 of the second delay line are located symmetrically relative to the longitudinal axis of the FE 2, ensuring the direction of the acoustic path along the longitudinal axis of the FE 2 perpendicular to the axis of the bend of the FE 2. Metallized surfaces 7, 7 are located relative to the BSB 3, 4 and 3, 4
на рассто нии d д+fmin (фиг. 1).at a distance of d d + fmin (Fig. 1).
Из пьезоэлектрического материала может быть выполнен либо весь корпус 1, либо его части с поверхност ми, на которых образованы линии задержки. В случае выполнени корпуса 1 из пьезоэлектрического материала дл образовани линий задержки на поверхности корпуса 1, параллельные основным поверхност м ЧЭ 2, наноситс подложка из пьезоэлектрического материала .From the piezoelectric material can be made either the whole body 1 or its parts with surfaces on which delay lines are formed. If the body 1 is made of a piezoelectric material, a substrate made of a piezoelectric material is applied on the surface of the body 1 parallel to the main surfaces of the SE 2 to form delay lines.
Чувствительный элемент 2 выполнен из непьезоэлектрического неэлектропроводного материала. Получение необходимого прогиба ЧЭ 2 обеспечиваетс либо соответствующей его жесткостью, либо выполнением перемычки в месте соединени ЧЭ 2 с корпусом 1.The sensing element 2 is made of non-piezoelectric non-conductive material. Obtaining the necessary deflection of the SE 2 is provided either by its corresponding rigidity or by making a jumper at the junction of the FE 2 with the housing 1.
На фиг, 3 включением усилител 8 между входным ВШП 3 и выходным ВШП 4 одной линии задержки на одной из поверхностей на корпусе 1 образован ПАВ- генератор, сигнал которого через формирователь импульсов 10 поступает в устройство вычитани частот 12. Включением усилител 9 между входным ВШП 5 и выходным ВШП 6 второй линии задержки образован второй ПАВ-генератор, сигнал которого через формирователь импульсов 11 подаетс на второй вход устройства вычитани частот 12. От устройства вычитани частот 12 сигнал подаетс на частотомер 13.In FIG. 3, switching on amplifier 8 between input transducer 3 and output transducer 4 of one delay line on one of the surfaces on housing 1 forms a SAW generator, the signal of which through pulse shaper 10 enters a frequency subtractor 12. Turning on amplifier 9 between input transducer 5 and a second SAW generator is formed by the output of the IDT 6 of the second delay line, the signal of which through the pulse shaper 11 is fed to the second input of the frequency subtraction device 12. From the frequency subtraction device 12, the signal is fed to the frequency meter 13.
Включением усилител 8 между входным ВШП 3 и выходным ВШП 4 одной из линий задержки на второй поверхности на корпусе 1 образуетс ПАВ-генератор, сигнал с которого через формирователь импульсов 10 подаетс на вход устройства вычитани частот 12 . Включением усилител 9 между входным ВШП 51 и выходным ВШП 6;второй линии задержки образуетс второй ПАВ-генератор, сигнал с которого через формирователь импульсов 11; подаетс на второй вход устройства формировани частот 12 , соединенного своим выходом с частотомером 13.Turning on the amplifier 8 between the input IDT 3 and output IDT 4 of one of the delay lines on the second surface on the housing 1 forms an SAW generator, the signal from which through the pulse shaper 10 is fed to the input of the frequency subtraction device 12. Turning on the amplifier 9 between the input IDT 51 and the output IDT 6; the second delay line forms the second SAW-generator, the signal from which through the pulse shaper 11; is fed to a second input of a frequency generator 12, connected by its output to a frequency meter 13.
При отсутствии ускорени ЧЭ 2 находитс в среднем положении относительно поверх ностей корпуса 1. Так как при этом рассто ние между металлизированными участками 7, Т и наход щимис напротив их ВШП 3, 4 и 3, 4 линий задержки равно сумме четверти длины волны ПАВ и прогиба чувствительного элемента 2 на нижнемIn the absence of acceleration, the SE 2 is in an average position relative to the surfaces of the housing 1. Since, in this case, the distance between the metallized sections 7, T and the IDTs 3, 4 and 3 opposite to them, the delay lines is equal to the sum of a quarter of the wavelength of the surfactant and deflection sensing element 2 on the bottom
пределе измерени акселерометра (d д +accelerometer measurement limit (d d +
+fMHH), металлизированные участки 7, 7 не оказывают шунтирующего воздействи на электрическое поле пьезоэлектрика, возникающее при работе ПАВ-генератора.+ fMHH), the metallized sections 7, 7 do not have a shunting effect on the electric field of the piezoelectric, which occurs when the SAW generator is operating.
Это означает, что на частоту ПАВ-генератора оказывает вли ние только набег фазы , пропорциональный длине линии задержки и скорости распространени ПАВ в зву ко приводе. Поэтому частоты всех четырех ПАВ-генераторов в принципе равны, равны нулю сигналы с устройств вычитани частот 12, 12 и частотомеров 13, 13,This means that the frequency of the SAW generator is affected only by the phase incursion, which is proportional to the length of the delay line and the velocity of the SAW propagation in the sound drive. Therefore, the frequencies of all four SAW-generators are, in principle, equal to zero signals from devices that subtract frequencies 12, 12 and frequency meters 13, 13,
При наличии ускорени , перпендикул рного основным поверхност м ЧЭ и направленного , например, так, что ЧЭ 2 перемещаетс в направлении корпуса 1 с ВШП 3, 4, 5, б, когда рассто ние между металлизированным участком 7 и ВШП 3, 4 станет равным четверти длины волны ПАВIf there is acceleration perpendicular to the main surfaces of the FE and directed, for example, so that the FE 2 moves in the direction of the housing 1 from the IDT 3, 4, 5, b, when the distance between the metallized section 7 and the IDT 3, 4 becomes equal to a quarter SAW wavelength
(d 2 ). металлизированный участок 7 начинает оказывать шунтирующее воздействие на электрическое поле в пьезоэлектрике линии задержки на ВШП 3, 4, Это вызовет изменение частоты первого ПАВ-генератора на линии задержки с ВШП 3, 4. Частоты ПАВ-генераторов н лини х задержки с ВШП 5, 6 и 5, 6, не измен ютс , т.к. эти линии задержки расположёны вне зон металлизированных участков 7, 7. Частота ПАВ-генератора на линии задержки с ВШП 3 , 4 также не измен етс , т.к. металлизированный участок 7 удал етс от ВШП 3, 4, и рассто ние между участком 7 и ВШП 3, 4 становитс еще больше, чем сумма четверти длины волны ПАВ и прогиба ЧЭ (d (d 2). the metallized section 7 begins to have a shunting effect on the electric field in the piezoelectric delay line at IDT 3,4. This will cause a change in the frequency of the first SAW generator on the delay line from IDT 3,4. and 5, 6, do not change, since these delay lines are located outside the zones of the metallized sections 7, 7. The frequency of the SAW generator on the delay line with IDT 3,4 also does not change, since the metallized section 7 is removed from the IDT 3,4, and the distance between the section 7 and IDP 3,4 becomes even greater than the sum of a quarter of the SAW wavelength and SE deflection (d
2 ч fMi/m).2 h fMi / m).
Вследствие того, что измен етс частота только первого ПАВ-генератора на ВШП 3, 4, а у остальных трех ПАВ-генераторов частоты не измен ютс , то при данном направлении ускорени по витс разность частот на выходе только устройства вычитани частот 12, и выходной сигнал акселерометра будет на выходе частотомера 13.Due to the fact that the frequency of only the first SAW generator on the transducer 3, 4 varies, and the other three SAW generators do not change the frequency, then at this acceleration direction, the frequency difference between the output of the frequency subtraction device 12 and the output signal the accelerometer will be at the output of the frequency meter 13.
При противоположном направлении ускорени измен етс частота только ПАВ- генератора на линии задержки с ВШП 3, 4, а частоты других трех ПАВ-генераторов не измен ютс . Поэтому разность частот будет только на выходе устройства вычитани частот 12, и выходной сигнал акселерометра будет поступать с выхода частотомера 13.With the opposite acceleration direction, the frequency of only the SAW generator on the delay line with IDT 3, 4 changes, and the frequencies of the other three SAW generators do not change. Therefore, the frequency difference will be only at the output of the frequency subtraction device 12, and the output signal of the accelerometer will come from the output of the frequency meter 13.
Формирователи импульсов 10, 10, 11, 11 преобразуют синусоидальный сигналPulse shapers 10, 10, 11, 11 convert a sine wave signal
ПАВ-генераторов с центральной частотой fo в импульсный сигнал с частотой следовани импульсов fo. В качестве формирователей импульсов могут использоватьс триггеры Шмитта.SAW-generators with the central frequency fo in the pulse signal with the pulse frequency fo. Schmitt triggers can be used as pulse shapers.
Устройства вычитани частот 12, 12 производ т вычитание частот импульсов, поступающих на их входы. Таким устройствами могут быть реверсивные счетчики либо специальные устройства.The devices for subtracting frequencies 12, 12 subtract the frequencies of the pulses arriving at their inputs. Such devices can be reversible counters or special devices.
Таким образом, акселерометр производит измерение ускорени и определ ет его направление, т.е. в зависимости от направлени ускорени поступает сигнал с того или другого частотомера.Thus, the accelerometer measures the acceleration and determines its direction, i.e. depending on the acceleration direction, a signal comes from one or another frequency meter.
Так как пары линий задержки расположены на одной поверхности, то они наход тс в более близкихтемпературных услови х, чем обеспечиваетс устранение вли ни температуры на частоты ПАВ-генераторовSince the pairs of delay lines are located on the same surface, they are in closer temperature conditions, thus eliminating the effect of temperature on the frequencies of SAW generators.
и, следовательно, на выходной сигнал акселерометра .and, therefore, to the output signal of the accelerometer.
Устранение температурной погрешности акселерометра повышает его точность. Возможность определени направлени ускорени расшир ет функциональные возможности применени акселерометра .Elimination of the temperature error of the accelerometer increases its accuracy. The ability to determine the direction of acceleration extends the functionality of the accelerometer application.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914903362A SU1765773A1 (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Accelerometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914903362A SU1765773A1 (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Accelerometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1765773A1 true SU1765773A1 (en) | 1992-09-30 |
Family
ID=21556095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914903362A SU1765773A1 (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Accelerometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1765773A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552553C1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Linear accelerometer |
-
1991
- 1991-01-18 SU SU914903362A patent/SU1765773A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Левшина Е.С, идр. Электрические измерени физических величин. Л., 1983, с. 130- 131. За вка FR № 2557696, кл. G01 L1/16, 1988. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552553C1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Linear accelerometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3863497A (en) | Acoustic delay surface wave motion transducers | |
US3568661A (en) | Frequency modulated ultrasound technique for measurement of fluid velocity | |
US3848144A (en) | Acoustic delay surface wave motion transducer systems | |
SU1765773A1 (en) | Accelerometer | |
JP3068649B2 (en) | Flow meter with fluid oscillator | |
SU1673991A1 (en) | Accelerometer | |
RU2039996C1 (en) | Accelerometer | |
SU1234731A2 (en) | Temperature transducer | |
SU1679394A1 (en) | Accelerometer | |
SU1030733A1 (en) | Angular acceleration meter | |
SU1029085A1 (en) | Linear accelerating pickup | |
RU1781619C (en) | Accelerometer | |
JPH0447769B2 (en) | ||
JP3497279B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
ES336518A1 (en) | Improvements in or relating to Apparatuses for Digital Measurement of Distances by Means of Ultrasonic Pulses | |
SU1552106A1 (en) | Acceleration pickup | |
SU1675670A1 (en) | Surface acoustic wave displacement sensor | |
RU2018131C1 (en) | Syrface acoustic wave accelerometer | |
JPS5918642B2 (en) | Strange thing | |
RU2164691C1 (en) | Device for measuring turbulent fluctuations of speed | |
SU1368628A1 (en) | Displacement-measuring device | |
JPH0196514A (en) | Ultrasonic flow meter | |
SU1753295A1 (en) | Vibration measuring method | |
RU2177621C1 (en) | Gear measuring turbulent pulsation of velocity | |
RU2097706C1 (en) | Vortex flowmeter |