Вибрационный акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/97 

Иэгобретение относите: к измерите ной технике и может быть применено для измерения ускорения. Известны вибрационные акселерометры, содержащие резонатор инерци онную массу, возбудители и приемНИКИ колебаний резонатора ll. Недостатками этих устройств явля ются необходимость подвеса массы в оси, перпендикулярной оси чувствительности, что повышает порог чувствительцости и вносит дополнительные погрешности при малых ускорениях, подверженность этих устройств воздействию поперечных вибраций. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вибрационный акселерометр, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с система ми съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к корпусу 23, Наиболее существенным недостатком известного устройства является ; уменьшение точности измерения ускор ния из-за изменения начальных частЬт колебаний резонаторов во времени, вызванного нестабильностью па раметров резонаторов и влиянием воз мущающих воздействий. Целью изобретения является повышение точности измерения ускорения. Указанная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий вакуумированный корпус, внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу,а другими жестко к корпусу, введены эталонна масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагнит с источником питания, одни из кото установлены в пазах корпуса, други жестко закреплены в пазах инерцион го элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с возм ностью перемещения в осевом направ нии , На чертеже приведено предлагаемо устройство, общий вид. Предлагаемое устройство содержи упругий резонатор 1 с тонкостенным активным цилиндрическим участком, закрепленный одним концом в корпусе 2 , а другим жестко соединенный с массой 3. К массе 3 жестко прикреплен одним концом второй упруги резонатор 4, другим концом закрепл ный в крышке 5, которая герметично соединена с корпусом 2. Крышка 6 герметично соединена с крышкой 5, а крышка 7 также герметично соединена с корпусом 2. -Внутри резонаторов 1 и 4 установлены их системы съема и возбуждения колебаний 8 и 9 соответственно. Отверстие 10 в крышке З-и отверстие 11 в корпусе соединяют все попости устройства друг с другом. Все полости устройства вакуумирова ны. В пазах массы 3 закреплены капсулы электромагнитов 12 и 1.3. Точно такие же капсулы электромагнитов 14 и 15 закреплены в пазах корпуса 2. На конической поверхности массы 3 расположена эталонная масса 16, изго,товленная из магнитного материала и выполненная в виде кольца с коническими поверхностями. Обмотки электромагнитов 12 и 13 соединены с одним выходом коммутатора 17, а обмотки электромагнитов 14 и 15 - с другим выходом коммутатора 17. К входам коммутатора 17 подключены источник 18 питания и таймер 19. Устройство работает следующим образом. Резонато1эы 1 и 4 со своими системами возбуждения и съема колебаний и усилителями образуют электромеханические колебательные системы, которые возбуждают механические колебания резонаторов на собственных частотах. Частоты выходных электрических сигналов близки к частотам колебаний резонаторов . , Собственные частоты резонаторов соответствуют действукадей осевой силе, создаваемой осевым ускорением с помощью массы. Осевая сила одновременно сжимает один резонатор и растягивает другой. Мерой ускорения является разность частот колебаний резонаторов. Градуировочные характеристики резонаторов имеют вид , fi cii NVfeiMi. , () где f и f- - выходные частоты резонаторов ; а.,а ,Ц ,Ь - коэффициенты; М - масса; UJ ускорение i,, В случае равенства а а„ для разности частот можно записатьAf , где b5 bxf-b/t Однако из-за нестабильности пара|Метров резонаторов и из-за действия возмущений реальный вид уравнения(2): Af a,,(3) где а - неизвестная величина. Источник18 питания вырабатывает постоянный ток, который коммутатором 17 по командам с таймера 19 периодически подключается то к обмоткам электромагнитов, расположе нных в корпусе, то к обмоткам электромагни тов , расположенных в массе. Если то подключен к электромагнитам, распол женнУм в массе 3, то -эталонная масс 16 пр;итягивается к ним, садится на коническую поверхность массы 3 и за мыкает собой электромагнитные поля этих элект1Хзмагнитон. Если же ток подключен к электромагнитам, расположенньм в корпусе, то эталонная масса 16 притягивается к корпусу и садится на его коническую поверхность , тем самым замыкая электромаг нитные поля электромагнитов. Таким образсял, эталонная масса 1 создает приращение массы 3 на известную величину ДМ. При этом уравнение (3) примет вид (5 а% 11А4-л(,,Ц , i-e,M(l+-)to,,:.j. Решая совместно уравнения (3) и (4) получим )-Л« (4) Теперь а точно известно и ошибка измерения, вызванная незнанием а, полностью исключается. Величину тока, витки электромагнитов и количество электромагнитов, расположенных по окружности массы и корпуса, нужно выбирать таким образом, чтобы обеспечивалось преодоление гетерезиса электромагнитов, притягивание эталонной массы и удер- . живание ее в условиях действия ускорения. Зазор между эталонной массой vi кор;пусом должен быть минимальньм, но обеспечивающим перемещение массы 3 под действием ускорения во всем рабочем диапазоне ускорений. Вьшолнение акселерометра с эталонной массой коммутатором, таймером, подключенным к его входам, и электромагнитами с источником питания, одни из которых-установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного элемента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с возможностью перемещения в осевом направлении, позволяет увеличить точность измерения ускорений.

ВИБРАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий вакуумированный корпус. внутри которого расположены инерционный элемент, два упругих тонкостенных цилиндрических резонатора с системами съема и возбуждения колебаний, прикрепленных одними своими концами к инерционному элементу, а другими - жестко к. корпусу, о т л ичающийся тем, что, с целью повы11}ёния точности измерения, в него введены эталонная масса, коммутатор, таймер, подключенный к его входам, электромагниты с источником питания, одни из которых установлены в пазах корпуса, другие жестко закреплены в пазах инерционного эле- мента, а в зазоре между ними расположена эталонная масса с воз1«)жностью перемещения в осевом направлении. (Л