UA25676U

UA25676U - Compensated accelerometer with an optical angular position transducer

Info

Publication number: UA25676U
Application number: UAU200706647U
Authority: UA
Inventors: Viacheslav Viktorovyc Tsisarzh
Original assignee: Ltd Liability Company Innalabs
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2007-08-10

Abstract

The proposed compensated accelerometer with an optical angular position transducer contains a casing, a pendulum detecting element, which is fixed in the casing by an elastic suspension link, an optical angular position transducer for the detecting element, and a torque motor. The angular position transducer contains an optical radiation source, a differential photodetector, and a screen arranged between the optical radiation source and the photodetector. The torque motor contains a magnetic system, which is installed at the upper part of the casing, and a coil, which is fixed to the detecting element. The magnetic system contains an internal magnetic core, an external magnetic core, and a ring-shaped permanent magnet, the direction of magnetization of which is parallel to the longitudinal axis of the detecting element. The coil of the torque motor is arranged in the gap between the external magnetic core and the detecting element. The detecting element contains a plate for the coil of the torque motor, a screen with a slot that is directed along the longitudinal axis of the detecting element, and a weight.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Дана корисна модель відноситься до галузі приладобудування, зокрема - до компенсаційних маятникових 2 лінійних акселерометрів з пружним підвісом чутливого елементу. Комплект таких акселерометрів, установлених ортогонально, може використовуватися при вимірюванні прискорення в кожному напрямі з метою визначення місцезнаходження, наприклад, транспортного пристрою.This useful model belongs to the field of instrumentation, in particular - to compensating pendulum 2 linear accelerometers with an elastic suspension of a sensitive element. A set of such accelerometers, installed orthogonally, can be used to measure acceleration in each direction in order to determine the location of, for example, a transport device.

Відомі акселерометри, один з яких описаний в |патенті Японії Мо188924/19811.Accelerometers are known, one of which is described in Japanese patent Mo188924/19811.

Акселерометр включає маятникову інерційну масу (маятник), поміщену в герметичний корпус із створеним в 70 ньому вакуумом або заповнений інертним газом (наприклад, гелієм), і виконану у вигляді рухомого стержня, нижня частина якого зв'язана за допомогою пружного підвісу з пластиною, прикріпленою гвинтами до базової площини однієї з рамок. Стержень може повертатися на пружному підвісі навколо пластини у напрямі вимірювальної осі акселерометра. До стержня маятника прикріплені дві рухомі котушки циліндричної форми.The accelerometer includes a pendulum inertial mass (pendulum), placed in a hermetic housing with a vacuum created in it or filled with an inert gas (for example, helium), and made in the form of a movable rod, the lower part of which is connected by means of an elastic suspension to a plate attached screws to the base plane of one of the frames. The rod can rotate on an elastic suspension around the plate in the direction of the measurement axis of the accelerometer. Two cylindrical moving coils are attached to the pendulum rod.

Магнітні аксіальні системи акселерометра включають в себе магнітопроводи, роль яких виконують перша і 12 друга рамки, виготовлені з магнітом'якого матеріалу, а також постійні магніти і полюсні наконечники, при цьому рухомі котушки знаходяться у відповідних зазорах, утворених поверхнями магнітопроводів і полюсних наконечників. Перелічені елементи разом з рухомими котушками формують датчик моменту акселерометра.Magnetic axial systems of the accelerometer include magnetic conductors, the role of which is performed by the first and 12 second frames made of magnetic material, as well as permanent magnets and pole tips, while the moving coils are located in the corresponding gaps formed by the surfaces of magnetic conductors and pole tips. The listed elements together with the moving coils form the accelerometer moment sensor.

Обидві рамки жорстко з'єднуються між собою, причому в кожній з них розміщені обмежувачі для обмеження діапазону переміщення маятника. Цей діапазон можна регулювати шляхом переміщення обмежувачів в нарізних отворах, виконаних в рамках.Both frames are rigidly connected to each other, and in each of them there are limiters to limit the range of movement of the pendulum. This range can be adjusted by moving the stops in the threaded holes made in the frames.

У корпусі з метою вимірювання переміщення маятника встановлений датчик кута, що складається з одного джерела світла і двох приймачів світла. Маятник розташований між рамками, на одній з яких встановлене джерело світла, а на іншій - приймачі світла. Таким чином, маятник є екрануючим елементом при проходженні світлового потоку від джерела світла до приймачів світла.In order to measure the movement of the pendulum, an angle sensor consisting of one light source and two light receivers is installed in the housing. The pendulum is located between the frames, on one of which the light source is installed, and on the other - light receivers. Thus, the pendulum is a shielding element during the passage of the light flux from the light source to the light receivers.

За відсутності вимірюваного прискорення уздовж вимірювальної осі маятник знаходиться в нейтральному в положенні, при якому частина світлового потоку, що випромінюється джерелом світла, екранується поверхнею нерухомого маятника і не потрапляє до приймачів світла, а частина - розподіляється рівномірно між приймачами світла, забезпечуючи рівні величини потоків, що потрапляють на обидва приймачі світла. При цьому світлоприймальні поверхні освітлюються світловими потоками не повністю, але однаково, що виключає о можливість виникнення напруги в електричній системі акселерометра. ча дії прискорення об'єкту уздовж вимірювальної осі виникає момент сили інерції, який відхилює маятник від його нейтрального положення. В результаті цього відбувається перерозподіл світлового потоку, що потрапляє о від джерела світла на приймачі світла: на один з приймачів потрапляє більший світловий потік, ніж на другий ю приймач. Відмінність величин світлових потоків, що потрапляють на світлоприймальні поверхні приймачів світла, приводить до виникнення напруги в електричній системі акселерометра. При цьому виникає електричний сигнал, с пропорційний зміщенню маятника, а, отже, прискоренню об'єкту. Далі цей сигнал перетворюється в струм зворотного зв'язку, який протікає Через котушки датчика моменту і взаємодіє з полями постійних магнітів, внаслідок чого виникає сила зворотного зв'язку. Момент цієї сили відносно осі пружного підвісу врівноважує « момент сили інерції вимірюваного прискорення і повертає маятник в нейтральне положення. Величина і напрям З 70 струму зворотного зв'язку дозволяє вимірювати величину і напрям прискорення. с Недоліками акселерометра, що розглядається, є: з» 1) конструкція акселерометра, в якій використовується стержень великого діаметру, не дозволяє розташувати джерело світла і приймачі світла на близькій відстані один від одного, що зменшує чутливість оптичного датчика кута акселерометра і сприяє збільшенню шуму у вихідному сигналі датчика кута; 2) конструкція акселерометра така, що нейтральному положенню маятника звичайно не відповідає нульове ді значення вихідного сигналу датчика кута; 4! 3) конструкція датчика кута забезпечує низьку точність механічної настройки його нульового сигналу.In the absence of a measurable acceleration along the measuring axis, the pendulum is in neutral in a position in which part of the light flux emitted by the light source is shielded by the surface of the fixed pendulum and does not reach the light receivers, and the part is distributed evenly between the light receivers, ensuring equal values of the fluxes, falling on both light receivers. At the same time, the light-receiving surfaces are illuminated by light streams not completely, but equally, which excludes the possibility of voltage in the electrical system of the accelerometer. the acceleration of the object along the measuring axis creates a moment of inertia force that deflects the pendulum from its neutral position. As a result of this, a redistribution of the light flux falling from the light source on the light receivers occurs: a larger light flux falls on one of the receivers than on the second receiver. The difference in the magnitude of the light fluxes falling on the light-receiving surfaces of the light receivers leads to the occurrence of voltage in the electrical system of the accelerometer. At the same time, an electrical signal occurs, c is proportional to the displacement of the pendulum, and, therefore, to the acceleration of the object. Next, this signal is converted into a feedback current, which flows through the coils of the torque sensor and interacts with the fields of permanent magnets, resulting in a feedback force. The moment of this force relative to the axis of the elastic suspension balances the moment of inertia of the measured acceleration and returns the pendulum to the neutral position. Magnitude and direction With 70 feedback current, it is possible to measure the magnitude and direction of acceleration. c The disadvantages of the considered accelerometer are: c" 1) the design of the accelerometer, which uses a rod of large diameter, does not allow placing the light source and light receivers at a close distance from each other, which reduces the sensitivity of the optical sensor of the accelerometer angle and contributes to the increase of noise in the output signal of the angle sensor; 2) the design of the accelerometer is such that the neutral position of the pendulum usually does not correspond to the zero value of the output signal of the angle sensor; 4! 3) the design of the angle sensor ensures low accuracy of mechanical adjustment of its zero signal.

Другим прототипом акселерометра, найближчим за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є б пристрій, приведений в (патенті США Мо4,649,748 від 17 березня 1987р.. -і 20 Конструкція і робота даного акселерометра близькі до конструкції і роботи першого прототипу акселерометра. Конструкція другого прототипу має наступні відмінності: щи 1) перша рамка - магнітопровід магнітної системи акселерометра є базовим установочним елементом акселерометра, що дозволяє спростити конструкцію і зменшити масу акселерометра; 2) вільний кінець стержня маятника, розташований між джерелом світла і двома приймачами світла, 22 виконаний у вигляді тонкої пластини, що дозволяє наблизити один до одного джерело світла і приймачі світла. с Це підвищує чутливість оптичного датчика кута і зменшує шуми в його вихідному сигналі. У одному з варіантів акселерометра тонка пластина виконана у вигляді стержня, що перекриває частину світлового потоку від джерела світла до приймачів світла. В іншому варіанті акселерометра пластина виконана у вигляді тонкого стержня з розрізом уздовж осі стержня маятника, який пропускає частину світлового потоку; 60 3) елементи конструкції, в яких встановлені джерело і приймачі світла, притиснуті до нерухомих рамок за допомогою плоскої пружини, що підвищує точність механічної настройки нульового сигналу датчика кута.The second prototype of the accelerometer, which is the closest in terms of technical essence to the useful model that is claimed, would be the device given in (US patent Mo4,649,748 dated March 17, 1987... and 20 The design and operation of this accelerometer is close to the design and operation of the first prototype of the accelerometer. The design of the second prototype has the following differences: 1) the first frame - the magnet wire of the magnetic system of the accelerometer is the basic setting element of the accelerometer, which allows to simplify the design and reduce the weight of the accelerometer; 2) the free end of the pendulum rod, located between the light source and two light receivers, 22 is made in the form of a thin plate, which allows bringing the light source and light receivers closer to each other. c This increases the sensitivity of the optical angle sensor and reduces noise in its output signal. In one version of the accelerometer, a thin plate is made in the form of a rod that covers part of the light flow from the light source to the light receivers. In another version of the accelerometer, the plate is made in the form of a thin rod with a cut along the axis of the pendulum rod, which passes part of the light flux; 60 3) structural elements in which the light source and receivers are installed, pressed to fixed frames with the help of a flat spring, which increases the accuracy of the mechanical adjustment of the zero signal of the angle sensor.

До недоліків акселерометра, найближчого по технічному рішенню до корисної моделі, що заявляється, і вибраного як прототип, відносяться: 1) наявність в акселерометрі датчика моменту з двома аксіальними магнітними системами, що при бо необхідності збільшення діапазону вимірювання акселерометра вимагає збільшення значення струму, що протікає в котушках датчика моменту при максимальному вимірюваному прискоренні, а це приводить до збільшення температурної погрішності коефіцієнта перетворення акселерометра унаслідок збільшення електричної потужності, яка розсіюється в котушках і нагріває постійні магніти магнітної системи, при цьому акселерометр з двома магнітними системами має складну конструкцію і технологію збирання унаслідок необхідності точного одночасного розташування обох котушок в зазорах магнітних систем;The disadvantages of the accelerometer, which is the closest in terms of technical solution to the proposed useful model and chosen as a prototype, include: 1) the presence of a moment sensor with two axial magnetic systems in the accelerometer, which, if necessary, increases the measurement range of the accelerometer, requiring an increase in the value of the current flowing in the coils of the moment sensor at the maximum measured acceleration, and this leads to an increase in the temperature error of the conversion factor of the accelerometer due to an increase in the electric power that dissipates in the coils and heats the permanent magnets of the magnetic system, while the accelerometer with two magnetic systems has a complex design and assembly technology due to the need precise simultaneous location of both coils in the gaps of magnetic systems;

Аналогічними недоліками володіє і перший прототип акселерометра. 2) конструкція датчика кута забезпечує невисоку точність механічної настройки нульового сигналу датчика кута; 70 З) малий діапазон переміщень джерела світла і приймачів світла відносно нерухомого корпусу акселерометра не дозволяє виконати механічну настройку датчика кута в тих випадках, коли має місце великий кут між віссю стержня маятника в нейтральному положенні і базовою установочною площиною акселерометра.The first prototype of the accelerometer has similar shortcomings. 2) the design of the angle sensor ensures low accuracy of the mechanical adjustment of the zero signal of the angle sensor; 70 C) the small range of movement of the light source and light receivers relative to the stationary body of the accelerometer does not allow for mechanical adjustment of the angle sensor in those cases when there is a large angle between the axis of the pendulum rod in the neutral position and the basic setting plane of the accelerometer.

У основу корисної моделі покладена задача удосконалення компенсаційного акселерометра з оптичним датчиком кута шляхом спрощення його конструкції і технології її збирання, підвищення точності настройки /5 Нульового сигналу датчика кута і зменшення температурної погрішності коефіцієнта перетворення акселерометра.The basis of the useful model is the task of improving the compensating accelerometer with an optical angle sensor by simplifying its design and assembly technology, increasing the accuracy of setting /5 of the Zero signal of the angle sensor and reducing the temperature error of the accelerometer conversion factor.

Поставлена задача вирішується так, що в компенсаційному акселерометрі з оптичним датчиком кута, що містить корпус з базовою установочною поверхнею, з розташованими в ньому чутливим елементом у вигляді маятника, пружно прикріпленим до корпусу і виконаним як екрануючий елемент з щілиною, датчиком кута, який го складається з джерела світла і диференціального приймача світла, розташованих один проти одного з розміщенням екрануючого елементу між ними, датчиком моменту, що містить у собі магнітну систему і рухому котушку, встановлену на маятнику, електричною системою, і кожух, герметично зв'язаний з корпусом, новим є те, що маятник складається з інерційної маси, яка утворена рухомою пластиною, укріпленими на ній котушкою датчика моменту, екрануючим елементом, виконаним у вигляді шторки з щілиною, направленою уздовж осі об маятника, вантажем, жорстко зв'язаним зі шторкою, нерухомої основи і пружного підвісу рухомої пластини до - основи, жорстко прикріпленої до верхньої частини корпусу, а магнітна система встановлена на циліндричному виступі верхньої частини корпусу і складається із зовнішнього і внутрішнього магнітопроводів |і кільцеподібного постійного магніту, що має діаметральну намагніченість уздовж осі маятника, вісь підвісу якого лежить в нейтральній площині магніту, при цьому джерело світла і приймач світла нерухомо встановлені Ге зо на рухомій вилці, а рухома котушка розташована в зазорі, утвореному внутрішньою поверхнею зовнішнього магнітопроводу і зовнішньою поверхнею постійного магніту, в нижній частині корпусу виконаний нарізний отвір - для установки в ньому упору з нарізкою, контактуючого з нижньою поверхнею рухомій вилки, на верхній поверхні («о якої з можливістю вибору люфтів встановлені, наприклад, пружини, що упираються в козирок, жорстко закріплений на корпусі, причому в корпусі виконані направляючі з можливістю поступального переміщення по о зб НИХ вилки в двох напрямах уздовж вимірювальної осі акселерометра для механічної настройки нульового с сигналу оптичного датчика кута і подальшої фіксації вилки до корпусу з використанням, наприклад, гвинтів, крім того, в корпусі для регулювання зазору між шторкою і приймачем світла виконаний отвір з нарізкою для установки в ньому фіксатора з ексцентриком в його верхній частині і з розташуванням ексцентрика в прорізі нерухомої основи маятника, а в електричну систему акселерометра для зменшення його температурних « погрішностей шляхом стабілізації коефіцієнта перетворення датчика кута введене додаткове коло зворотного з с зв'язку, що складається з суматора, два інвертуючих входи якого зв'язані з виходами відповідних попередніх підсилювачів сигналів з диференціального приймача світла, при цьому неінвертуючий вхід суматора зв'язаний з ;» джерелом опорної напруги, а його вихід - з входом регулятора струму джерела світла.The problem is solved so that in a compensating accelerometer with an optical angle sensor, which contains a housing with a base mounting surface, with a sensitive element in the form of a pendulum located in it, elastically attached to the housing and designed as a shielding element with a gap, an angle sensor, which consists of from a light source and a differential light receiver located opposite each other with a shielding element placed between them, a torque sensor containing a magnetic system and a moving coil mounted on a pendulum, an electrical system, and a casing hermetically connected to the housing, a new is that the pendulum consists of an inertial mass, which is formed by a moving plate, a torque sensor coil fixed on it, a shielding element made in the form of a curtain with a gap directed along the axis of the pendulum, a load rigidly connected to the curtain, a fixed base and elastic suspension of the movable plate to - the base, rigidly attached to the upper part of the case, and the magnet The current system is installed on the cylindrical protrusion of the upper part of the housing and consists of external and internal magnetic conductors and a ring-shaped permanent magnet, which has a diametrical magnetization along the axis of the pendulum, the axis of which is suspended in the neutral plane of the magnet, while the light source and the light receiver are immovably mounted on the ground. on the movable fork, and the movable coil is located in the gap formed by the inner surface of the external magnet wire and the outer surface of the permanent magnet, a threaded hole is made in the lower part of the housing - for installing a threaded stop in it, in contact with the lower surface of the movable fork, on the upper surface (" o which with the possibility of selecting backlashes are installed, for example, springs resting on the visor, rigidly fixed on the body, and the body has guides with the possibility of translational movement along the forks in two directions along the measuring axis of the accelerometer for mechanical adjustment of the zero s signal o bird angle sensor and further fixation of the plug to the housing using, for example, screws, in addition, in the housing for adjusting the gap between the curtain and the light receiver, a hole is made with a cut for installing a retainer in it with an eccentric in its upper part and with the location of the eccentric in the slot fixed base of the pendulum, and in order to reduce its temperature "errors" by stabilizing the conversion coefficient of the angle sensor, an additional circuit of feedback, consisting of an adder, two inverting inputs of which are connected to the outputs of the corresponding pre-amplifiers of the signals, is introduced into the electrical system of the accelerometer differential light receiver, while the non-inverting input of the adder is connected to the reference voltage source, and its output is connected to the input of the current regulator of the light source.

Пропонована конструкція акселерометра дозволяє поліпшити його експлуатаційні характеристики і підвищити ефективність його роботи при установці на об'єкті - наприклад, на транспортному засобі.The proposed design of the accelerometer allows to improve its operational characteristics and increase the efficiency of its work when installed on an object - for example, on a vehicle.

ГІ Конструкція акселерометра, який заявляється, пояснюється такими фігурами: на Фіг.1 показаний поперечний перетин акселерометра, проведений уздовж осі чутливості ЗА і осі маятника 1 РА, тобто показаний його головний вид;GI The construction of the accelerometer, which is claimed, is explained by the following figures: Fig. 1 shows a cross-section of the accelerometer, drawn along the axis of sensitivity ZA and the axis of the pendulum 1 РА, that is, its main view is shown;

Ге» вид А на Фіг.1 (без елементу поз.29) показаний на Фіг.2; на Фіг.3 представлений вид Б на Фіг.1 (без елементу поз.29);Ge" view A in Fig. 1 (without element pos. 29) is shown in Fig. 2; Fig. 3 shows view B in Fig. 1 (without element item 29);

Ш- на Фіг.4 показана конструкція чутливого елементу;Fig. 4 shows the design of the sensitive element;

Ф на Фіг.5 представлений розріз В-В на Фіг.4; на Фіг.6 приведена функціональна електрична схема акселерометра; на Фіг.7 і Фіг.8 представлені фігури, що пояснюють принцип дії акселерометра, який заявляється; на Фіг.9 представлена фігура, що пояснює відмінність принципу дії акселерометра, який заявляється, від прототипу. с Акселерометр (Фіг.1-5) складається з корпусу 1, у верхній частині якого розміщений чутливий елемент, що складається з інерційної маси (далі по тексту ІМ), утвореної рухомою пластиною 2, укріпленими на ній котушкоюФ in Fig. 5 presents a section B-B in Fig. 4; Fig. 6 shows the functional electrical circuit of the accelerometer; Fig. 7 and Fig. 8 show figures explaining the principle of operation of the accelerometer, which is claimed; Fig. 9 shows a figure explaining the difference between the principle of operation of the accelerometer, which is claimed, and the prototype. c The accelerometer (Fig. 1-5) consists of a housing 1, in the upper part of which a sensitive element is placed, consisting of an inertial mass (hereinafter referred to as IM), formed by a movable plate 2, fixed on it by a coil

З, шторкою 4 з щілиною 5, виконаної уздовж осі РА маятника, і вантажем б, жорстко зв'язаним зі шторкою 4, бо нерухомої основи 7 і пружного підвісу 8 пластини 2 до основи 7. Котушка З з пластиною 2 з'єднана за допомогою стійок 9. Основа 7 жорстко закріплена на верхній частині корпусу 1, наприклад, за допомогою гвинта 10 і пружинної шайби 11.With, a curtain 4 with a slot 5 made along the RA axis of the pendulum, and a load b rigidly connected to the curtain 4, because of the fixed base 7 and the elastic suspension 8 of the plate 2 to the base 7. The coil C with the plate 2 is connected by rack 9. The base 7 is rigidly fixed on the upper part of the case 1, for example, with the help of a screw 10 and a spring washer 11.

На корпусі 1 розміщені диференціальний оптичний датчик кута і датчик моменту акселерометра. Датчик моменту складається з магнітної системи і котушки 3. Магнітна система акселерометра встановлена на 6б5 верхньому циліндричному виступі корпусу 1 і складається із зовнішнього 12 і внутрішнього 13 магнітопроводів і кільцеподібного постійного магніту 14, що має діаметральну намагніченість уздовж осі РА чутливого елементу.The differential optical angle sensor and the accelerometer moment sensor are placed on the housing 1. The moment sensor consists of a magnetic system and a coil 3. The magnetic system of the accelerometer is installed on the upper cylindrical protrusion of the housing 1 6b5 and consists of external 12 and internal 13 magnetic conductors and a ring-shaped permanent magnet 14, which has a diametrical magnetization along the RA axis of the sensitive element.

При цьому вісь підвісу чутливого елементу НА лежить в нейтральній площині магніту 14. Котушка З розташована в зазорі, утвореному внутрішньою поверхнею зовнішнього магнітопровода 12 і зовнішньою поверхнею постійного магніту 14.At the same time, the axis of the suspension of the sensitive element NA lies in the neutral plane of the magnet 14. The coil Z is located in the gap formed by the inner surface of the outer magnetic wire 12 and the outer surface of the permanent magnet 14.

Оптичний датчик кута складається з вилки 15, на якій нерухомо встановлені напроти один одного джерело світлового потоку 16 - світлодіод і приймач світлового потоку 17 - двоелементний фотодіод, а також шторки 4 з щілиною 5, встановленої на рухомій пластині 2 чутливого елементу.The optical angle sensor consists of a fork 15, on which the source of light flux 16 - LED and the receiver of light flux 17 - two-element photodiode, as well as a curtain 4 with a gap 5, mounted on the movable plate 2 of the sensitive element, are immovably installed opposite each other.

У нижній частині корпусу 1 є нарізний отвір 18 для установки в ньому упору 19 з нарізкою, а також в корпусі 1 виконано отвір 20 з нарізкою 21 в його нижній частині для розміщення в ньому фіксатора 22 з /о ексцентриком 23.In the lower part of the housing 1, there is a threaded hole 18 for installing a stop 19 with a thread in it, and also in the housing 1, a hole 20 with a thread 21 is made in its lower part for placing a retainer 22 with an eccentric 23 in it.

Вилка 15 встановлена в корпусі 1 з можливістю переміщення вверх-вниз по направляючих 24 корпусу 1 і подальшої фіксації до корпусу 1 гвинтами 25.The fork 15 is installed in the housing 1 with the possibility of moving up and down along the guides 24 of the housing 1 and further fixation to the housing 1 with screws 25.

З нижньою поверхнею вилки 15 контактує упор 19, а з верхньою поверхнею - дві пружини 26, що упираються в козирок 27, жорстко закріплений на корпусі 1 гвинтами 28.The bottom surface of the fork 15 is in contact with the stop 19, and with the upper surface - two springs 26, resting on the visor 27, rigidly fixed on the body 1 with screws 28.

При переміщенні упору 19 по нарізці отвору 18 здійснюється переміщення вилки 15 уздовж осі ЗА по направляючих 24 корпусу 1. Стиснути пружини 26 вибирають люфти при переміщенні вилки 15.When moving the stop 19 along the thread of the hole 18, the fork 15 is moved along the BACK axis along the guides 24 of the body 1. The springs 26 are compressed to select the backlash when the fork 15 is moved.

До корпусу 1 кріпиться кожух 29, необхідний для захисту акселерометра від зовнішніх дій.A casing 29 is attached to the housing 1, which is necessary to protect the accelerometer from external actions.

Корпус 1 має базову установочну поверхню С перпендикулярну вимірювальній осі ЗА.Housing 1 has a basic mounting surface C perpendicular to the measuring axis ЗА.

Функціональна електрична схема акселерометра показана на Фіг.б. Вона складається з оптичного датчикаThe functional electrical circuit of the accelerometer is shown in Fig.b. It consists of an optical sensor

Кута ЗО, ланки корекції 31, підсилювача потужності 32, котушки датчика моменту З, резистора 33 і фільтру 34.Angle ZO, correction link 31, power amplifier 32, torque sensor coil Z, resistor 33 and filter 34.

Напруга МОор - вихідна напруга акселерометра. До складу датчика кута 30 входять світлодіод 16, двоелементний фотодіод 17, шторка 4 з щілиною 5, попередні підсилювачі 35 і 36, суматори 37 і 38, регулятор струму 39 і джерело 40 опорної напруги Ордер.Voltage MOor - the output voltage of the accelerometer. The angle sensor 30 includes an LED 16, a two-element photodiode 17, a curtain 4 with a slit 5, pre-amplifiers 35 and 36, adders 37 and 38, a current regulator 39 and a source 40 of the reference voltage Order.

Акселерометр працює таким чином.The accelerometer works like this.

За відсутності вимірюваного прискорення об'єкту, на якому встановлений акселерометр, направленого уздовж осі ЗА, ІМ маятникового чутливого елементу знаходиться в нейтральному положенні. Відповідно в - нейтральному положенні відносно нерухомих світлодіода 16 і двоелементного фотодіода 17 знаходиться шторка 4 з щілиною 5.In the absence of measurable acceleration of the object on which the accelerometer is mounted, directed along the ZA axis, the IM of the pendulum sensitive element is in a neutral position. Accordingly, the curtain 4 with the slit 5 is located in the neutral position relative to the stationary LED 16 and the two-element photodiode 17.

У нейтральному положенні при виконаній механічній настройці нульового сигналу датчика кута освітлені Ге зо світловим потоком світлодіода 16 площі кожного з двох світлочутливих елементів двоеглементного фотодіода 17 однакові і рівні половині площі кожного світлочутливого елементу. -In the neutral position, when the zero signal of the angle sensor is mechanically adjusted, the areas of each of the two light-sensitive elements of the two-element photodiode 17 illuminated by the light flux of the LED 16 are the same and equal to half the area of each light-sensitive element. -

Кожен освітлений світлочутливий елемент двоелементного фотодіода 17 генерує електричний фотострум, Ге величина якого пропорційна величині освітленої площі елементу і яскравості джерела світла - світлодіода 16. У нейтральному положенні ІМ величини цих фотострумів однакові, відповідно однакові і величини напруг на виході о попередніх підсилювачів 35 і 36, пропорційні фотострумам. У суматорі 37 ці напруги віднімаються, що приводить с до рівності нулю вихідної напруги цього суматора, що є вихідною напругою датчика кута, а, відповідно, і до відсутності вихідного сигналу акселерометра.Each illuminated light-sensitive element of the two-element photodiode 17 generates an electric photocurrent, the value of which Ge is proportional to the size of the illuminated area of the element and the brightness of the light source - the LED 16. In the neutral position of the IM, the values of these photocurrents are the same, correspondingly, the values of the voltages at the output of the previous amplifiers 35 and 36 are also the same, proportional to the photocurrents. In the adder 37, these voltages are subtracted, which leads to the equality of the output voltage of this adder, which is the output voltage of the angle sensor, and, accordingly, to the absence of the output signal of the accelerometer.

При дії вимірюваного прискорення а уздовж осі ЗА ІМ маятникового чутливого елементу під дією моменту сили інерції М; - та ( ту 7 маса ІМ, І - відстань від осі підвісу НА до центру мас ІМ) відхиляється на « пружному підвісі 8 відносно корпусу 1 акселерометра. При позитивному прискоренні ІМ переміщується до т с установочної поверхні С, а при негативному - від поверхні С. Відповідно з ІМ переміщується і шторка 4 з ч щілиною 5 відносно світлодіода 16 і двоелементного фотодіода 17. » Переміщення шторки 4 призводить до того, що освітлена світлодіодом 16 через щілину 5 площа одного світлочутливого елементу збільшується, а іншого - зменшується, відповідно змінюються і напруги на виходах попередніх підсилювачів З5 і Зб, які поступають на входи суматора 37. На виході суматора 37 формується їмо) вихідна напруга датчика кута у вигляді напруги постійного струму, величина якого пропорційна переміщенню ІМ, с а знак відповідає напряму цього переміщення. Далі ця напруга проходить через ланку корекції 31 і підсилювач потужності 32, вихідна напруга якого у вигляді сигналу негативного зворотного зв'язку подається на котушку З б» датчика моменту, встановлену на рухомій пластині ІМ. - 20 Протікаючи по котушці З, струм зворотного зв'язку | ор взаємодіє з полем постійного магніту 14 датчика моменту і створює навколо осі підвісу НА момент зворотного зв'язку Ме, який врівноважує момент сили інерціїUnder the action of the measured acceleration a along the axis ZA IM of the pendulum sensitive element under the action of the moment of inertia force M; - and (that 7 is the mass of the IM, I is the distance from the axis of the NA suspension to the center of mass of the IM) deflects on the elastic suspension 8 relative to the body 1 of the accelerometer. With a positive acceleration, the IM moves to ts of the setting surface C, and with a negative acceleration - from the surface C. In accordance with the IM, the curtain 4 with a slit 5 moves relative to the LED 16 and the two-element photodiode 17. » The movement of the curtain 4 leads to the fact that it is illuminated by the LED 16, through the slit 5, the area of one light-sensitive element increases, and the other decreases, correspondingly, the voltages at the outputs of the previous amplifiers Z5 and Zb, which are fed to the inputs of the adder 37, are changed. At the output of the adder 37, the output voltage of the angle sensor is formed in the form of a direct current voltage , the value of which is proportional to the movement of the MI, and the sign corresponds to the direction of this movement. Next, this voltage passes through the correction circuit 31 and the power amplifier 32, the output voltage of which in the form of a negative feedback signal is applied to the coil Z b" of the moment sensor installed on the movable plate IM. - 20 Flowing through the coil C, the feedback current | or interacts with the field of the permanent magnet 14 of the moment sensor and creates a feedback moment Me around the suspension axis, which balances the moment of inertia

І) М;, вимірюваного прискорення і повертає ІМ в нейтральне положення. Протікаючи по резистору 33, струм зворотного зв'язку створює напругу О ор-Іорїх (К - опір резистора 33), яка після проходження фільтру 34 є вихідним сигналом акселерометра. 22 Ексцентрик 23 фіксатора 22 знаходиться в прорізі а основи 7 і призначений для регулювання зазору б між с шторкою 4 і двоелементним фотодіодом 17 (Фіг.2, Фіг.3). Від величини цього зазору залежить величина площі світлочутливих елементів фотодіода 17, освітленої світлодіодом 16, яка при номінальній величині цього зазору в нейтральному положенні ІМ повинна бути рівна половині площі світлочутливого елементу. Поворот фіксатора 22, за допомогою, наприклад, викрутки, приводить до повороту осі РА відносно вимірювальної осі ЗА 60 акселерометра. При цьому відбувається змінення зазору б між шторкою 4 і двоелементним фотодіодом 17.I) M;, the measured acceleration and returns IM to the neutral position. Flowing through the resistor 33, the feedback current creates a voltage O or-Iorikh (K - the resistance of the resistor 33), which after passing through the filter 34 is the output signal of the accelerometer. 22 The eccentric 23 of the retainer 22 is located in the slot a of the base 7 and is designed to adjust the gap b between the curtain 4 and the two-element photodiode 17 (Fig. 2, Fig. 3). The size of the area of the light-sensitive elements of the photodiode 17 illuminated by the LED 16 depends on the size of this gap, which at the nominal size of this gap in the neutral position of the IM should be equal to half the area of the light-sensitive element. Turning the latch 22, using, for example, a screwdriver, leads to the rotation of the RA axis relative to the measuring axis ZA 60 of the accelerometer. At the same time, the gap b between the curtain 4 and the two-element photodiode 17 changes.

Регулювання зазору б здійснюється до тих пір, поки його величина не прийме номінального значення.Adjustment of the gap b is carried out until its value takes on the nominal value.

Механічна настройка нульового сигналу датчика кута акселерометра здійснюється переміщенням уздовж осіMechanical adjustment of the zero signal of the accelerometer angle sensor is carried out by movement along the axis

ЗА вилки 15 по направляючих 24 корпусу 1. Для механічної настройки нульового сигналу датчика кута акселерометр встановлюється так, щоб ІМ його чутливого елементу знаходилася в нейтральному положенні. 65 Рух вилки 15 здійснюється переміщенням контактуючого з нею упору 19 по нарізки 18 в корпусі 1. Разом з вилкою 15 переміщуються встановлені на вилці світлодіод 16 і двоелементний фотодіод 17 відносно щілини 5 шторки 4, що знаходиться в нейтральному положенні ІМ акселерометра. При цьому переміщенні змінюються в протилежних напрямах фотоструми на виході двоелементного фотодіода 17. Відповідно змінюється по величині і знаку напруга на виході суматора 37, що є вихідною напругою датчика кута.FOR forks 15 along the guides 24 of the body 1. To mechanically adjust the zero signal of the angle sensor, the accelerometer is set so that the IM of its sensitive element is in the neutral position. 65 The movement of the fork 15 is carried out by moving the stop 19 in contact with it along the notch 18 in the housing 1. Together with the fork 15, the LED 16 and the two-element photodiode 17 installed on the fork are moved relative to the gap 5 of the curtain 4, which is in the neutral position of the IM accelerometer. During this movement, the photocurrents at the output of the two-element photodiode 17 change in opposite directions. Accordingly, the voltage at the output of the adder 37, which is the output voltage of the angle sensor, changes in magnitude and sign.

Положення вилки 15 відносно направляючих 24 корпусу 1, при якому напруга на виході суматора 37 рівна нулю, вважається положенням, при якому виконана механічна настройка нульового сигналу датчика кута. У цьому положенні вилка 15 фіксується до направляючих 24 корпусу 1 гвинтами 25.The position of the plug 15 relative to the guides 24 of the housing 1, in which the voltage at the output of the adder 37 is equal to zero, is considered the position in which the mechanical adjustment of the zero signal of the angle sensor is performed. In this position, the fork 15 is fixed to the guides 24 of the housing 1 with screws 25.

При роботі акселерометра його температура може змінюватися в широких межах, що може привести до зміни коефіцієнтів перетворення його складових частин (Фіг.б). Для стабілізації коефіцієнта перетворення датчика 7/о кута при зміні температури в нього введене додаткове коло зворотного зв'язку, що складається з суматора 38, регулятора струму світлодіода 39 і джерела опорної напруги 40. За допомогою суматора 38 сума напруг з виходів попередніх підсилювачів З5 і 36 порівнюється з напругою Ордеєгрє джерела 40.During the operation of the accelerometer, its temperature can vary widely, which can lead to changes in the conversion coefficients of its constituent parts (Fig.b). To stabilize the conversion factor of the 7/o angle sensor when the temperature changes, an additional feedback circuit is introduced into it, consisting of adder 38, LED current regulator 39 and reference voltage source 40. With the help of adder 38, the sum of the voltages from the outputs of the previous amplifiers Z5 and 36 is compared with the Ordeegre voltage of the source 40.

Коли коефіцієнт передачі датчика кута рівний номінальному значенню, напруга на виході суматора 38 рівна нулю, і регулятор 39 підтримує величину струму світлодіода 16 незмінної. Наприклад, при збільшенні 7/5 Коефіцієнта передачі датчика кута ЗО напруги на виходах попередніх підсилювачів 35 і Зб збільшуються, а напруга на виході суматора 38 стає негативною, що приводить до зменшення струму світлодіода 16 і до зменшення освітленості поверхні світлочутливих елементів фотодіода 17. В результаті коефіцієнт передачі датчика кута ЗО повертається до номінального значення.When the transmission coefficient of the angle sensor is equal to the nominal value, the voltage at the output of the adder 38 is equal to zero, and the regulator 39 maintains the value of the current of the LED 16 unchanged. For example, when the transmission coefficient of the angle sensor ЗО increases by 7/5, the voltages at the outputs of the previous amplifiers 35 and Зб increase, and the voltage at the output of the adder 38 becomes negative, which leads to a decrease in the current of the LED 16 and a decrease in the illumination of the surface of the light-sensitive elements of the photodiode 17. As a result the transmission coefficient of the ZO angle sensor returns to the nominal value.

Таким чином, здійснюється стабілізація коефіцієнта передачі датчика кута, що зменшує температурну 20 погрішність акселерометра.Thus, the transfer coefficient of the angle sensor is stabilized, which reduces the temperature error of the accelerometer.

Відмінності в роботі акселерометра, який заявляється, від прототипів пояснює Фіг.9.Fig. 9 explains the differences in the operation of the accelerometer, which is claimed, from the prototypes.

Для акселерометра, який заявляється, величини інерційної маси т моменту М, сили інерції Е;, моменту зворотного зв'язку М є і струму зворотного зв'язку | ор далі по тексту позначені індексом "І" і пов'язані з конструктивними параметрами акселерометра виразами (Фіг.7, Фіг.8): що 2 ту тА та - 2тв тт, ІК)For the claimed accelerometer, the values of the inertial mass t, the moment M, the force of inertia E;, the feedback moment M are and the feedback current | or further in the text are marked with the index "I" and are related to the design parameters of the accelerometer by expressions (Fig. 7, Fig. 8): that 2 tu tA and - 2tv tt, IR)

Ми щія 7Рівія - (2 (Ещів 7Ртіт) 7Рувів Свв іл вів а М жа, со 30 2 , (3)My shchia 7Rivia - (2 (Eshchiv 7Rtit) 7Ruviv Svv il viv a M zha, so 30 2 , (3)

Ме ЗВ кові їч- ро - Літ а (4) (Се)Me ZV kovi ichro - Summer (4) (Se)

Ід ев! ов юId ev! ov yu

Зо де: тв, Ів - маса і координата центру мас лівої (щодо осі НА) частини "В" ІМ чутливого елементу (половина ЄМ пластини 2 і половина котушки 3); та, Ід - маса і координати центру мас правої частини "А" ІМ, маса якої складається з маси тв (друга половина пластини 2 і друга половина котушки 3) і маси т додаткового вантажу 6 з шторкою 4; Ев, Ед - сили інерції вимірюваного прискорення частини "В" і частини "А" ІМ; Е;т - сила інерції « вантажу 6 і шторки 4; п - координата центру мас додаткового вантажу б з шторкою 4; В - величина магнітної 40 індукції в робочому зазорі магнітної системи датчика моменту; г - радіус котушки 3; І. - довжина дроту котушки 3. З с Величина добутку тід називається маятниковістю ІМ акселерометра, який заявляється. "» При протіканні по котушці З струму зворотного зв'язку Іору В ній виділяється у вигляді тепла електрична " потужність Ру, яка. визначається виразом: 45 2 ги в)From where: тв, Ив - mass and coordinate of the center of mass of the left (relative to the NA axis) part "B" of the IM sensitive element (half of the EM plate 2 and half of the coil 3); and, Id - the mass and coordinates of the center of mass of the right part "A" of the IM, the mass of which consists of the mass tv (the second half of the plate 2 and the second half of the coil 3) and the mass t of the additional load 6 with the curtain 4; Ev, Ed - forces of inertia of measured acceleration of part "B" and part "A" of IM; E;t - the inertial force of load 6 and curtain 4; n - coordinate of the center of mass of additional load b with curtain 4; B - the value of magnetic 40 induction in the working gap of the magnetic system of the moment sensor; d - radius of coil 3; I. - the length of the coil wire 3. With s The value of the product of tid is called the pendularity of the IM accelerometer, which is declared. "" When the feedback current of Ioru flows through the coil In it, the electric power Ru is released in the form of heat. is determined by the expression: 45 2 gy c)

ГК) Рі Терік З Іорів 1 М І І М І де Кк - електричний опір котушки З; Р, |, 5 - відповідно питомий опір, довжина і площа поперечного ме) перетину дроту котушки 3. -1 50 Для акселерометрів-прототипів величини інерційної маси т» моменту М; сили інерції Е;, моменту Ме силиGK) Ri Terik Z Ioriv 1 M I I M I where Kk is the electrical resistance of coil Z; P, |, 5 - respectively, the specific resistance, length and area of the cross-section of the wire of the coil 3. -1 50 For prototype accelerometers, the value of the inertial mass t» of the moment M; forces of inertia E;, moment of force Me

Ф зворотного зв'язку ЕР ор і струму зворотного зв'язку | ор далі по тексту позначені індексом "ПП" і пов'язані з конструктивними параметрами акселерометра виразами: - зтоце тон, (9 55 пе пе ПІ я 2 с Ппз и МВ, що - - 8Ф feedback EP or and feedback current | or further in the text are marked with the index "PP" and are related to the design parameters of the accelerometer by the following expressions: - sttoce tone, (9 55 pe pe PI i 2 s

Мі - Па в: Поціте СMi - Pa in: Pocite S

Мен - ВОріорь 8) 60 й ро еніт я ТО я по) орі -р»и ШВИ 5 -0В 2 З 5-8, «Ве Вір де: теру, - маса стержня ІМ; тру - маса обох котушок, укріплених на стержні ІМ (у подібній конструкції бо чутливого елементу з метою збільшення діапазону вимірювання прагнуть забезпечити масу стержня ІМ т чі,Men - VOrior 8) 60th ro enit I TO I po) ori -r»y SHVY 5 -0B 2 Z 5-8, "Ve Vir de: teru, - mass of the IM rod; tru - the mass of both coils mounted on the IM rod (in a similar design, because of the sensitive element in order to increase the measurement range, they seek to ensure the mass of the IM rod t chi,

істотно менше за масу котушок т», тому у виразі (6) прийнято, що маса всієї ІМ в основному визначається масою її котушок); 7, 7, З - відповідно густина, загальна довжина і площа поперечного перетину дроту обох котушок; Ід -координата центру мас ІМ; Ірє - координата точки прикладення сили зворотного зв'язку, створюваної датчиком моменту (співпадає з віссю симетрії котушок); В - величина магнітної індукції в робочому зазорі магнітних систем датчика моменту.significantly less than the mass of the coils t", so in expression (6) it is assumed that the mass of the entire IM is mainly determined by the mass of its coils); 7, 7, Z - respectively, the density, total length and cross-sectional area of the wire of both coils; Id is the coordinate of the center of mass of the MI; Irie - coordinate of the point of application of the feedback force created by the moment sensor (coincides with the axis of symmetry of the coils); B is the value of the magnetic induction in the working gap of the magnetic moment sensor systems.

Величина добутку тт я тот и називається маятниковістю акселерометра-прототипу.The value of the product tt i tot i is called the pendulum of the prototype accelerometer.

При протіканні по котушках датчика моменту струму зворотного зв'язку І ор В них, також як і в акселерометрі, який заявляється, виділяється у вигляді тепла електрична потужність РИ |у, яка визначається 70 виразом: 11As the feedback current flows through the sensor coils of the feedback current I or In them, as well as in the claimed accelerometer, the electric power РИ |у is released in the form of heat, which is determined by the expression: 11

Рі ж Іовийчк - Іорив є, Ще де Кк - загальний електричний опір з'єднаних послідовно котушок датчика моменту; Р, |, З - відповідно питомий опір, довжина і площа поперечного перетину дроту котушок.Also Iovyichk - Ioriv is, Also where Kk is the total electrical resistance of the coils of the moment sensor connected in series; P, |, Z - respectively, the specific resistance, length and cross-sectional area of the wire of the coils.

На підставі виразів (1)-(11) порівняємо між собою роботу акселерометра, який заявляється, і прототипу, а також покажемо переваги акселерометра, який заявляється. При цьому вважатимемо, що акселерометри сконструйовані так, що мають однаковий діапазон вимірювання агах, однакову маятниковість тіт- т, яка забезпечується при однакових координатах їх центрів мас Ід і однаковій довжині І. однотипного дроту в котушці З акселерометра, який заявляється, і в обох котушках акселерометра-прототипу. Тоді при конструктивному виконанні умови 29 лір - Як (2) шщ будуть рівні величини максимальних струмів Іор(ЯЗтах), які протікають в котушках акселерометрів, і величини електричних потужностей, які виділяються в котушках у вигляді тепла. Відповідно будуть приблизно зо однакові і максимальні температури перегріву магнітів магнітних систем струмом Іор(атах), що приводять до ї-о приблизно однакових мультиплікативних (залежним від вимірюваного прискорення а) температурних ї- погрішностей акселерометра.Based on expressions (1)-(11), we will compare the performance of the proposed accelerometer and the prototype, as well as show the advantages of the proposed accelerometer. At the same time, we will assume that the accelerometers are designed in such a way that they have the same measuring range agah, the same pendulum swing tit-tt, which is ensured with the same coordinates of their centers of mass Id and the same length I. of the same type of wire in the coil C of the accelerometer, which is claimed, and in both coils prototype accelerometer. Then, with the constructive fulfillment of the condition 29 lir - Yak (2) shsh, the values of the maximum currents Ior(YAZtah), which flow in the coils of the accelerometers, and the values of the electric power, which are released in the coils in the form of heat, will be equal. Accordingly, the maximum temperatures of overheating of the magnets of the magnetic systems by the current Ior(atah) will be approximately the same, which lead to approximately the same multiplicative (depending on the measured acceleration a) temperature errors of the accelerometer.

Припустимо, необхідно збільшити діапазон вимірювання акселерометрів в п раз без зменшення їх ї-о маятниковості, оскільки зменшення маятниковості акселерометрів приводить до зменшення чутливості і Іо) збільшення погрішності акселерометрів.Suppose it is necessary to increase the measuring range of accelerometers by a factor of 1 without reducing their pendulum swing, since a decrease in swing swing of accelerometers leads to a decrease in sensitivity and an increase in the error rate of accelerometers.

При цьому в акселерометрі-прототипі, на підставі формули (10), в п раз зросте величина струму Іорі(Зтах), см що протікає в котушках, а це приведе, на підставі формули (11), до зростання в п? раз максимальної потужностіAt the same time, in the prototype accelerometer, on the basis of formula (10), the magnitude of the current Iori (Ztakh), cm flowing in the coils, will increase by n times, and this will lead, on the basis of formula (11), to an increase in n? times maximum power

Ри(атах), виділеної у вигляді тепла в котушках датчика моменту акселерометра. Відповідно в п? раз зростуть температура перегріву постійних магнітів магнітних систем струмом Іорі(Атах) і! мультиплікативна температурна « погрішність акселерометра в порівнянні з її первинним значенням. Для акселерометра-прототипу, на підставі з с формули (10), існує обмеження по збільшенню діапазону вимірювання, зв'язане з тим, що величина . максимального струму Ісрі(Ятах) Не може бути більше гранично допустимого струму для вибраної площі З а поперечного перетину дроту котушок датчика моменту.R(atah) released as heat in the coils of the accelerometer moment sensor. Accordingly, in once the temperature of overheating of permanent magnets of magnetic systems with the Iori (Atakh) current will increase and! multiplicative temperature error of the accelerometer compared to its initial value. For the accelerometer-prototype, on the basis of c of formula (10), there is a limitation on increasing the measurement range due to the fact that the value . maximum current Isri (Yatah) There cannot be more than the maximum permissible current for the selected area Z and the cross-section of the wire of the torque sensor coils.

У акселерометрі, який заявляється, при збільшенні діапазону вимірювання в п раз в котушці З датчикаIn the accelerometer, which is declared, when the measurement range is increased by a factor of n in the coil C of the sensor

Моменту може бути збільшена в п раз довжина дроту без зміни маятниковості акселерометра, оскільки котушка З ко укріплена на рухомій пластині 2 ІМ симетрично відносно осі НА повороту ІМ, і збільшення довжини дроту в ній не приводить до зміни маятниковості ІМ, яка визначається тільки маятниковістю, створюваної додатковим о вантажем 6 і шторкою 4.The moment can be increased by a factor of five without changing the pendulum of the accelerometer, since the coil Z ko is fixed on the moving plate 2 of the IM symmetrically relative to the axis ON the rotation of the IM, and increasing the length of the wire in it does not lead to a change in the pendulum of the IM, which is determined only by the pendulum created by additional cargo 6 and curtain 4.

Ге» При такому збільшенні довжини дроту в котушці З датчика моменту, на підставі формул (3) і (4),Ge" With such an increase in the length of the wire in the coil Z of the torque sensor, based on formulas (3) and (4),

Відбудеться збільшення в п раз максимального компенсуючого моменту зворотного зв'язку М р, якийThere will be a n-fold increase in the maximum compensating feedback moment M p, which

Ш- зрівноважує збільшений в п раз максимальний момент сили інерції М/(адах) без збільшення максимальногоSh- balances the n times increased maximum moment of inertia force M/(adah) without increasing the maximum

Ф струму зворотного зв'язку Іор(Ятах), який протікає в котушці З датчика моменту. Це приведе до того, що, на підставі формули (5), максимальна потужність Р/(адах), ЩО виділяється у вигляді тепла в котушці З датчика моменту, зросте через збільшення довжини дроту тільки в п раз, а не в п? раз, як у акселерометра-прототипу.Ф of the feedback current Ior(Yatah), which flows in the coil Z of the torque sensor. This will lead to the fact that, on the basis of formula (5), the maximum power P/(adah), which is released in the form of heat in the coil C of the torque sensor, will increase due to the increase in the length of the wire only by n times, and not by n? times, as in the prototype accelerometer.

Відповідно в п раз, а не в п? раз, як у акселерометра-прототипу, зростуть температура перегріву постійного с магніту магнітної системи струмом Іор(Ятах) мультиплікативна температурна погрішність акселерометра в порівнянні з її первинним значенням.Accordingly, in n times, and not in n? times, as with the prototype accelerometer, the temperature of overheating of the permanent magnet of the magnetic system by the current Ior(Yatach) will increase, the multiplicative temperature error of the accelerometer in comparison with its initial value.

Для акселерометра, який заявляється, в порівнянні з акселерометром-прототипом, теоретично не існує обмеження по збільшенню діапазону вимірювання, оскільки, на підставі формули (4), при істотному збільшенні 60 діапазону вимірювання адгах довжина дроту в котушці З датчика моменту може бути збільшена до такої величини, при якій значення максимального струму І орі(атлах) не буде більше гранично допустимого для вибраної площі З поперечного перетину дроту.For the accelerometer that is claimed, compared to the prototype accelerometer, there is theoretically no limitation on increasing the measurement range, because, based on formula (4), with a significant increase of 60 adgah measurement range, the length of the wire in the coil Z of the torque sensor can be increased to such values at which the value of the maximum current I ori(atlah) will not be more than the maximum allowable for the selected cross-sectional area C of the wire.

Таким чином, при великих діапазонах вимірювання акселерометр, який заявляється, володіє перевагами перед акселерометром-прототипом. б5Thus, with large measurement ranges, the claimed accelerometer has advantages over the prototype accelerometer. b5

Claims

The formula of the invention

1. Compensatory accelerometer with an optical angle sensor, containing a housing with a base mounting surface 2, with a sensitive element in the form of a pendulum located in it, elastically attached to the housing and designed as a shielding element with a slot, an angle sensor, which consists of a light source and a differential light receiver, located opposite each other with the placement of a shielding element between them, a moment sensor containing a magnetic system and a moving coil mounted on a pendulum, an electrical system, and a casing hermetically connected to the housing, which is characterized by the fact that the pendulum 70 consists of an inertial mass, which is formed by a moving plate, a torque sensor coil fixed on it, a shielding element made in the form of a curtain with a gap directed along the axis of the pendulum, a load rigidly connected to the curtain, a fixed base and an elastic suspension of the moving plate to base rigidly attached to the top of the case, and the magnetic system is mounted on the cy cylindrical protrusion of the upper part of the case and consists of external and internal magnetic conductors and a ring-shaped permanent magnet 12, which has a diametrical magnetization along the axis of the pendulum, the axis of the suspension of which lies in the neutral plane of the magnet, while the light source and the light receiver are fixedly installed on the movable fork, and the movable the coil is located in the gap formed by the inner surface of the outer magnetic conductor and the outer surface of the permanent magnet.

2. Compensatory accelerometer with an optical angle sensor according to claim 1, which is characterized by the fact that in the lower part of its housing a threaded hole is made for installing a stop with a thread in it, contacting the lower surface of the movable fork, on the upper surface of which, with the possibility of selecting backlashes, for example, springs resting on the visor, rigidly attached to the body.

C. Compensatory accelerometer with an optical angle sensor according to claim 1 and claim 2, which is distinguished by the fact that the housing has guides with the possibility of translational movement of the forks along them in two directions along the measuring axis of the accelerometer for mechanical adjustment of the zero signal of the optical angle sensor and subsequent fixation plugs to the body using, for example, screws.

4. Compensatory accelerometer with an optical angle sensor according to claim 1, which is characterized by the fact that in its housing, for adjusting the gap between the curtain and the light receiver, a hole is made with a cut for installing a latch with an eccentric in its upper part and with the location of the eccentric in the slot of the fixed ee, the bases of the pendulum. Cha

5. Compensating accelerometer with an optical angle sensor according to claim 1, which is characterized by the fact that an additional feedback circuit consisting of an adder, two inverting the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding pre-amplifiers of the signals from the differential 3o light receiver, while the non-inverting input of the adder is connected to the reference voltage source, and its output is connected to the DC input of the current regulator of the light source.

- and? ime) 1 (o) -i 4) 60 b5