АКСЕЛЕРОМЕТР Российский патент 1998 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к компенсационным маятниковым акселерометрам, у которых маятник имеет упругий подвес, и является усовершенствованием известного устройства.

Известен маятниковый акселерометр, чувствительный элемент которого состоит из двух неподвижных пластин, между которыми закреплена третья пластина с незамкнутой кольцевой прорезью образующей маятник.

Подвижная пластина (маятник) выполнена в виде усеченного со стороны подвеса диска. На подвижной пластине установлены катушки датчика момента. Катушки установлены так, что их центр симметрии совпадает с центром симметрии опорного кольца центральной пластины, но не совпадает с центром тяжести ее подвижной части. Следовательно, центр тяжести маятника не совпадает с центром приложения силы, развиваемой датчиком момента во время действия на акселерометр ускорения. Это приводит к тому, что при работе прибора, когда в катушки датчика момента подан ток для создания усилия, возвращающего маятник в среднее положение, возникает изгибающий момент, равный произведению силы, развиваемой датчиком момента, на расстояние между центром тяжести маятника и центром приложения этой силы. Этот появляющийся момент передается на упругие перемычки подвеса и его действие ухудшает параметры прибора, а именно:
- увеличивает момент тяжения прибора за счет скручивания подвеса, что приводит к ухудшению точности прибора;
- уменьшает диапазон измерения ускорений из-за увеличения перемещения подвижной части пластины;
- уменьшает продольную устойчивость маятника при действии боковых ускорений, что приводит к дополнительному сокращению диапазона измеряемых ускорений, и уменьшает надежность работы прибора.

Целью дополнительного изобретения является увеличение точности прибора при одновременном увеличении диапазона измеряемых ускорений и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная часть центральной пластины выполнена усеченной со стороны противоположной перемычкам ее подвеса (за счет соответствующего изменения конфигурации прорези), при этом высота усечения должна быть равна имеющемуся усечению со стороны перемычек, а плоскость сечения должна быть параллельна оси подвеса. При таком выполнении центральной пластины цент тяжести ее подвижной части совпадает с центром симметрии неподвижного опорного кольца центральной пластины и центрального отверстия в подвижной части ее. Центральное отверстие в подвижной части ее. Центральное отверстие, в свою очередь, является базовым для крепления катушек датчика момента. Таким образом центр тяжести подвижной части совпадает с центром приложения сил, развиваемых датчиком момента.

Исходя из вышеизложенного, существенными признаками для достижения цели являются:
1) выполнение подвижной части центральной пластины усеченной со стороны противоположной подвесу;
2) плоскость сечения должна быть параллельна оси подвеса;
3) величина усеченной части должна быть такова, чтобы центр тяжести подвижной части совпадал с центром симметрии, закрепленных на подвижной части катушек датчика момента.

На фиг.1 схематично представлен чертеж акселерометра и конфигурация центральной пластины. На фиг.2 и 3 изображен механизм действия ускорения на центральную пластину предлагаемого акселерометра и прототипа.

Акселерометр включает упругий подвес 1, подвижную часть центральной пластины (маятник) 2, на которой расположены катушки датчика момента 3, постоянные магниты 4, которого вместе с полюсными наконечниками 5 закреплены на магнитопроводе 6. При этом внутренние поверхности неподвижных пластин 7 образуют с наружными поверхностями 8 центральной пластины дифференциальный емкостной датчик положения. Зазор между подвижной и неподвижными пластинами образуется с помощью трех платиков 9 наружного кольца 10 центральной пластины. Подвижная пластина (маятник) предлагаемого акселерометра, как видно из фиг. 1, в отличие от прототипа имеет срезанную верхнюю часть (сектор). Маятник срезан практически на такую же величину, на какую он срезан внизу для размещения перемычек упругого подвеса. Это позволяет совместить центр тяжести пластины с центром приложения силы, развиваемой датчиком момента. На фиг. 2,2: P - сила, возникающая за счет действия измеряемого ускорения, F - сила, развиваемая датчиком момента. Из фиг.2 видно, что при использовании центральной пластины, показанной на фиг.1, сила P лежит на одной прямой с силой F и дополнительно изгибающего момента не возникает. Из фиг.3 видно, что при действии ускорения из-за несовпадения точек приложения сил F и P, возникает изгибающий момент, который тем больше, чем больше упомянутое несовпадение.

Использование изобретения повышает точность работы прибора (исключается появление дополнительного момента тяжения в перемычках подвеса), увеличивает диапазон его работы (касание подвижной пластины о неподвижную происходит при гораздо больших перегрузках), увеличивает устойчивость работы прибора к действию боковых перегрузок.

Использование: приборы инерциальной навигации, акселерометрия. Сущность дополнительного изобретения: подвижная часть 2 центральной пластины выполнена усеченной со стороны, противоположной подвесу 1 таким образом, что плоскость сечения параллельна оси подвеса 1, а центр тяжести подвижной части 2 совпадает с центром симметрии установленных на ней катушек 3 датчика момента. 3 ил.

Акселерометр, содержащий корпус, подвижную часть, подвес подвижной части, дифференциальный емкостной датчик смещения, неподвижные пластины которого размещены на корпусе по обеим сторонам подвижной части, а подвижные пластины закреплены на подвижной части на обращенных к неподвижным пластинам сторонах, токоподводы, усилительно-преобразовательный блок, выходы которого соединены с неподвижными пластинами емкостного датчика, блок питания емкостного датчика, две дополнительные электрически соединенные друг с другом неподвижные пластины, расположенные по обеим сторонам подвижной части и подключенные к блоку питания емкостного датчика, при этом подвижные пластины электрически соединены друг с другом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения диапазона измерения, подвижная часть центральной пластины выполнена симметрично усеченной с противоположной подвесу стороны, при этом ее центр тяжести совпадает с центром симметрии катушек датчика момента.