Угловой акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/08 

: Изобретение относится к измери гельной технике, в частности к изме{эению угловых ускорений при одноврейенном воздействии на преобрадовател как угловых, так; и линейных ускорений.. Известен датчик ускорения, содержащий звукопровод, вьотолненный в .виде упругой консольно закрепленной балки, на широких гранях которой рас положены приемные и передающие встречно-штыревые преобразователи (ВШП) акустических поверхностных волн (АПВ). При изгибе упругого звукопроЁода, вызванного воздействием на корпус датчика угловых ускорений, заимно противоположно изменяются длины путей распространения АПВ между расположенными с обеих сторон звукопровода передающими и приемными ВШП, вследствие чего, в. зависимости от методов преобразования (фазового, бременного или частотного), изменя,ются соответствующие параметры электрических сигналов приемных ВШП 1. Недостатком подобного датчика явЛяется то, что он обладает чувствительностью к линейным .ускорениям, снижающей точно.сть измерений угловых ускорений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является акселерометр, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами, расположенными на концах консолей 2. Недостатками такого датчика являются невозможность измерения постоян ных угловых ускорений и высокие требования к измерительной аппаратуре. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения. Поставленная цель достигается тем что в угловой акселерометр, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элемен тами, расположенньми на концах консолей, преобразователь выполнен в виде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, при этом центр передакяцего пре образователя совпадает с осью симмет рии упругого элемента, а приемные преобразователи расположены сим1иетри но относительно центра передающего преобразователя. На чертеже представлена функциовальная схема углового акселерометра Акселерометр содержит упругийзву копровод, выполненный, например, из пьезоэлектрика или металла, передающий ВШП 2, приемные ВШП 3 и 4, сейсмические массы 5 и 6, поверхности 7 и 8 звукопровода, корпус 9. Угловой акселерометр работает следующим образом. При подключении передающего В1Ш 2 к генератору высокой частоты (не показан) в звукопроводе 1 возникают две бегущие АПВ, которые по поверхностям звукопровода 7 и 6 -устремляются к приемным ВШП 3. и 4. Приемные ВШП 3 и 4, осуществляющие обратное преобразование АПВ в электрический сигнал, подключаются к соответствующим входам фазового детектора (не показан), выходной сигнал которого обрабатывается, например фильтруется, и фиксируется регистратором (не показан) . При воздействии на корпус углового акселерометра угловых ускорений, вследствие инерционных свойств сейсмических масс 5 и 6, возникают взаимно противоположные деформации поверхностей 7 и 8 звукопровода. Например, поверхность 8 звукопровода изгибается выпуклостью вниз, что, соответственно, приводит к удлинению и укорочению указанных поверхностей звукопровода, а следовательно, и к возникновению фазового сдвига между электрическими сигналами приемных ВШП 3 и 4. Изменения выходного сигнала фазового детектора, пропорциональные величине воздействующих угловых ускорений, фиксируются регистратором. При воздействии на корпус углового акселерометра линейных ускорений .поверхности 7 и 8 звукопровода испы.тывают одинаковые по величине и знаjKy деформации, которые не вызывают дополнительного фазового сдвига между электрическими сигналами приемных ВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывают изменений показаний регистратора. . Предлагаемая система передающего и двух симметрично расположенных относительно него приемных ВШП не ограничицается лишь возможностью использования фазового способа для измерения величины угловых ускорений. Подобная конструкция пригодна для дополнительного фазового сдвига между электрическими сигналами приемных ВШП 3 и 4, а следовательно, не вызывает изменений показаний регистратора. Предложенная система передающего и двух симметрично расположенных относительно него приемных ВШП не ограничивается лишь возможностью использования фазового способа для измерения величины угловых ускорений. Подобная конструкция пригодна для .применения временного способа, суть которого в том, что величина измеряемых угловых ускорений преобразуется в изменение времени (или разности

времени) прохождения импульсных АПВ между передающим и приемными ВШП. , При использовании временного способа возможно применение цифрового регистратора.

Если несколько усложнить систему ВШП, а именно на широкой грани звукопровода дополнительно расположить еще один передакиций ВШП, причем система из двух передающих и двух приемных БШП Судет симметричной относительно плоскости симметрии механической колебательной системы, то для измерения величины угловых ускорений мйжно применять или фазовый, или временной, или частотный способы. Причем два последних облегчают использование цифровых регистраторов. Измерение времени или частоты осуществляется известными способами.

Применение углового акселерометра, содержащего упругий звукопровод АПВ,

центры противоположных узких граней которого жестко соединены с корпусом, а на свободных концах размещены ран-ные по величине сейсмические массы, при условии, что ось симметрии механической колебательной системы лежит в одной плоскости, перпендикулярной широкой грани звукопровода, с осью симметрии системы передающего (или двух передающих) и симметрично расположенных относительно него (них) двух приемных ВШП, нанесенных на широкую грань звукопровода, позволяет повысить точность измерения постоянных и знакопеременных угловых ускорений, при одновременном воздействии на корпус акселерометра постоянных и/или знакопеременных линейных ускорений, величина, которых для конкретной конструкции ограничивается условием упругих линейных деформаций поверхностей звукопровода.

УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий упругий элемент в виде двухконсольной балки, укрепленной в корпусе по центру с размещенными на ней преобразователями и инерционными элементами на концах консолей, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, преобразователь выполнен в виде трех встречно-штыревых преобразователей поверхностных акустических волн, при этом центр передающего преобразователя совпадает с осью симметрии упругого элемента, а приемные преобразователи расположены симметрично относительно центра передающего преобразователя. 00 о | :о 00