SU901915A1 - Акселерометр - Google Patents

Description

(5) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относитс  к элементам систем навигации и управлени  и предназначено дл  измерени  ускорений и выдачи информации в аналоговой форме.

В инерциальных навигационных системах дл  измерени  линейных ускорений подвижных объектов широко используют акселерометры ма тникового типа, построенные по компенсационному принципу и обладающие высокой точностью измерени , малыми габаритами и массой . Существенными признаками таких акселерометров  вл ютс  наличие инерционной массы - ма тника, представл ющего собой чувствительный элемент (ЧЭ) прибора, конструктивных элементов подвеса ма тника и специальной след щей системы - электрической пружины, состо щей из датчика углового или линейного перемещени , усилител , датчика момента и нагрузочного резистора Cl и L2.

При проектировании акселерометров указанного типа одной из основных

проблем  вл етс  разработка такого подвеса инерционной массы, который обеспечил бы максимальную податливость только в одном направлении и был бы свободен от вли ни  трени , присущего жестким (камневым) опорам, а также гистерезиса, нестабильности и усталости, характерных дл  упругих подвесов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  акселерометр , содержащий ма тниковый П-об|аазный ЧЭ в виде двух идентичных стоек, одни концы которых через струнные торIS сионы св заны с кварцевым основанием , жестко закрепленным в корпусе, а вторые соединены планкой, фотоэлектрический датчик перемещени , подключенный ко входу усилител , и датчик

20 момента. Дл  креплени  подвеса в корпусе струны имеют массивные окончани , представл ющие собой кварцевые основани , которые тем или иным спо3 . 9 собой зажаты в металлическом корпусё СЗ. К недостаткам устройства следует отнести вли ние на выходные характеристики акселерометра и, прежде всего , на так называемый, нулевой си|- нал деформаций корпуса, вызванных изменением температуры окружающей среды или полем инерционных сил. Это вли ние обусловлено конструктивными особенност ми прототипа, у которого кварцевое основание, несущее все эле менты подвеса и рамки, имеют два узла креплени  с корпусом, разнесенные относительно друг друга на сравнительно большое рассто ние, определ емое суммарной длиной двух струн и планки рамки ЧЭ. Кроме того, осветитель и фотоприемник датчика перемещени , жестко св заны с металлически корпусом. В такой конструкцик деформации корпуса вызывают смещение элементов фотоэлектрического датчика относительно заслонки и взаимные смещени  тонек креплени  концов струнных торЬионов . .8 зависимости от направпени  деформаций, последние могут привести как к изменению раст гивающих усилий в струнах, так и к изменению пространственной ориентации ЧЭ. Поэтому в реальных услови х эксплуатации у акселерометров подобных конструкций наблюдаютс  значительные изменени  нулевого уровн  выходного сигнала и крутизны характеристики преобразовани , возрастают погрешности от перекрестных ускорений. К недостаткам известного акселерометра можно также отнести сравнительно большие габариты его кварцевой части в направлении оси подвеса, что ограничивает возможности причинени  таких приборов дл  р да объек тов. Цель изобретени  - повышение точности и уменьшение габаритов акселерометра . Указанна  цель достигаетс  тем. что в акселерометр, содержащий ма тниковый П-образиый ЧЭ в виде даух идентичных стоек, одни концы которых через струнные торсионы св заны с кварцевым основанием, жестко закрепленным в корпусе, а вторые соединены планкой, фотоэлектрический датчик пе ремещени , подключенный ко входу уси лител , и датчик момента, введена до 54 полнительна  П-образна  рамка, жестко св занна  с ЧЭ и расположенна  в его плоскости симметрично относительно струнных торсионов, развернутых внутрь контура ЧЭ, причем планка дополнительной П-образной рамки размещена в зазоре между осветителем и фотоприемником датчика перемещени , расположенными диаметрально на торце кварцевого основани , выполненного в виде цилиндра. На фиг. 1 и 2 представлена конструкци  акселерометра. На держател х 1 основани  2 жестко закреплены осветитель 3 и фотоэлектрический преобразователь k, в зазоре между которыми размещена дополнительна  планка 5, выполн юща  роль заслонки. Элементы образуют фотоэлектрический датчик перемещени  с открытым световым каналом. Планка 5 жестко укреплена на стойках 6, неподвижно соединенных с П-образным ЧЭ 7, который подвешен на струнных торсионах 8. При этом планка ЧЭ 7 размещена в рабочем зазоре магнитной системы 9«Кварцевое основание 2 и магнитна  система 9 жестко закреплены в немагнитном металлическом корпусе 10. Струны торсионного подвеса 8 и П-образный ЧЭ металлизированы и образуют токопровод щий участок. При действии ускорени  W по оси X МЭ отклон етс , перемеща  заслонку 5/ что измер етс  датчиком перемещени . На выходе дифференциального фотопре- . образовател  Ц по вл етс  напр жение, поступающее, на входы дифференциального усилител . В выходной цепи усилител  включены нагрузочное сопротивление и токопровод щий контур ЧЭ. Ток, протекающий по планке 7, помещенной в посто нном магнитном поле, формирует момент обратной св зи, уравновешивающий момент инерционных сил. Выходным сигналом  вл етс  падение напр жени  на сопротивлении нагрузки. В предлагаемом акселерометре можно в значительной степени устранить указанные выше недостатки прототипа. Это достигаетс  так, что кварцева  часть акселерометра - ЧЭ, подвес, основание с держател ми - выполнены в виде монолитного, кинематически законченного узла, крепление которого в металлическом корпусе осуществлено как бы в одной точке - по цилиндрической поверхности основани  (в прототипе ис;:;

590

пользовано двухточечное крепление кварцевого основани  в корпусе). Элементы датчика перемещени  размещены с помощью держателей на кварцевой части и не св заны непосредственно с металлическим корпусом, как в известном акселерометре.

Указанные особенности привод т к тому, что деформации корпуса не вызывают относительного смещени  заслонки и элементов датчика перемещени  и не вли ют на характер напр женного состо ни  струн. При этом погрешность возникает только за счет угловых смещений , которые могут изменить ориентацию оси чувствительности.прибора, величина ее не превосходит аналогичной погрешности в прототипе.

Введение дополнительной П-образной рамки позвол ет расположить элементы фотоэлектрического датчика перемещени  вне магнитной системы, достаточно близко друг относительно друга и на оси симметрии ЧЭ, проход щей через его центр т жести, 8 результате удает с  увеличить коэффициент передачи датчика положени  и уменьшить в его выходном сигнале составл ющие, вызванные некоторыми вредными (нерабочими) движени ми ЧЭ.

За счет расположени  струн торсионного подвеса внутри контура ЧЭ, более чем в 1,5 раза уменьшены габариты кварцевой части вдоль оси подвеса и значительно уменьшено рассто ние между точкакм креплени  концов струн к основанию. Последнее существенно снижает вли ние возможных де { юрмаций кварцевого основани  на эле|

Менты рамки подвеса, а значит и на выходные характеристики акселерометра.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Акселерометр, содержащий ма тниковый П-образный чувствительный элемент в виде двух идентичных стоек, одни концы которых через струнные торсионы св заны с кварцевым основанием, жестко закрепленным в корпусе, а вторые соединены планкой, фотоэлектри« еский датчик перемещени , подключенный ко входу усилител , и датчик момента , отличающийс - тем, что, с целью повь11цени  точности и уменьшени  габаритов акселерометра, в него введена дополнительна  П-образна  рамка, жестко св занна  с чувствительным элементом и расположенна  в его плоскости симметрично относительно струнных торсионов,развернуть1х внутрь контура чувствительного эле мента , причем планка дополнительной П-образной рамки размещена в зазоре между осветителем и фотоприемником , датчика перемещени , расположенными диаметрально на торце кварцевого основани , выполненного в виде цилиндра

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Патент США № , кл.73-517 опублик. 1970,

   2,Патент Великобритании N 10б9б7б кл, G 1 : N, опублик. 1966.

   3,Патент США ff ,кл.73-516, опублик. 1971 (прототип).