Акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений деталей, машин и других двигающихся объектов.

Известен магнитоэлектрический ди- 5 намометр с силовым уравновешиванием и катушками отрицательной жесткости, которые обеспечивают уравновешивание жесткости упругого подвеса. Обмотки отрицательной жесткости, ус- 10 тановлены в зазоре магнитной системы и соединены с источником стабилизированного тока Г .

Динамометр имеет высокую чувствительность, но неработоспособен в ВИЯХ воздействия механических дестабилизирующих факторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является акселерометр, содержащий инерционный элемент на упругом подвесе, первичный преобразователь его перемещения, магнитную систему, вторичный преобразователь перемещений -в электрический сигнал, обмотку силового уравновеивания и схему электрического демпирования, состоящую из обмотки ЭДС, усилителя и обмотки демпфирования 2 .

Недостатком известного акселеро- етра является низкая чувствительность, обусловленная наличием упру- 30 гого подвеса, что снижает диапазон змерения акселерометра.

Уменьшение порога чувствительноси акселерометра путем уменьшения есткости упругого подвеса вызывает 35 отерю его боковой устойчивости. меньшение порога чувствительности кселерометра с электрическим демпфированием путем введения дополнительных обмоток отрицательной 40 жесткости снижает их надежность изза необходимости введения дополнительных токопроводов и уменьшает диапазон измерения, так как процент веса обмотки силового уровновешивания дс от веса инерционной массы снижается.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения акселерометра.

Поставленная цель достигается тем, что в акселерометре, содержащем .. инерционный элемент на упругом подвесе, первичный преобразователь его перемещения, магнитную систему, вторичный преобразователь перемещений в электрический сигнал, обмотку силового уравновешивания и схему 55 электрического демпфирования, состоящую из обмотки ЭДС, усилителя и обмотки демпфирования, обмотка ЭДС выполнена в виде секций, размешенных в зазорах магнитной системы, в 60 зонах градиента индукции, каждая из которых соединена с введенными источником постоянного напряжения и с входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя. 5

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - электрическая схема устройства.

В кольцеобразных зазорах магнитной системы (фиг.1), состоящей из двух постоянных магнитов 1, магнитопровода 2 и двух крышек 3, на упругих направляющих 4 подвешен каркас 5 составляющий основу инерционной массы акселерометра.

Для обеспечения дифференциальной работы упругие направляющие 4 закреплены с предварительным прогибом

В средней части каркаса 5 расположен электрод 6 емкостного преобразователя перемещения, два неподвижных электрода 7 размещены на цилиндрических концах постоянных магнитов 1. На каркасе 5 намотаны четыре обмотки 8,9,10 и 11. Обмотка 8 является силовой обмоткой узла силового уравновешивания, обмотки 9 и 10 являются обмотками ЭДС и обмотками отрицательной жесткости, а обмотка 11 - демпфирующей обмоткой.

Электронный блок 12 акселерометра размещен на одной из крышек 3.

Акселерометр работает следующим образом.

При настройке акселерометра, при нейтральном положении инерционной массы и отсутствии воздействия измеряемого ускорения , для настройки подвеса акселерометра на заданную собственную частоту обмотки 9 и 10 запитываются постоянным током от источников 13 и 14 стабилизированного напряжения. Направление токов в обмотках 9 и 10 встречное. В результате взаимодействия электрических полей катушек 9 и 10 с магнитным полем магнитной системы возникают силы, направленные против сил упругих направляющих 4.

Регулировка величин токов, протекающих в обмотках 9 и 10, осуществляется с помощью резисторов 15 и 16

С помощью сумматора, выполненного на резисторах 17-20 осуществляется получение нулевого сигнала, поступающего на усилитель 21 и обмотку 11.

При нейтральном положении инерционной массы конденсаторы емкостного преобразователя 22, образованные электродами 6 и 7, сбалансированы и на выходе усилителя 23 сигнал отсутствует.

При воздействии измеряемого ускорения а по измерительной оси акселерометра инерционная масса смещается, причем из-за компенсации усилия упругих направляющих усилием отрицатб льной жесткости С1«1ещение осуществляется на большую величину. В результате смещения происходит разбаланс емкостей переменных конденсаторов преобразователя 22. Сигнал разбаланса усиливается предварительным усилителем 24 и через усилитель 23 выпрямленный и усиленный подается на выход, одновременно он подается на силовую обмотку 8.

При изменении измеряемого ускорения q или при наличиЬ вибрационных ускорений, в обмотках 9 и 10 наводятся напряжения ЭДС, величины которых пропорциональны скорости смещения инерционной массы. т|апряжения ЭДС обмоток 9 и 10 складываются сумматором и через усилитель 21 подаются на обмотку 11 для уменьшения скорости и величины смещения (демпфирования) инерционной массы.

Выполнение обмоткой ЭДС двух функций позволяет увеличить диапазон измерения прибора от 14,15 до 33,3% и повысить его надежность на 4,4%.

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий инерционный элемент на упругом подвесе , первичный преобразователь его перемещения, магнитную систему. вторичный преобразователь перемещений в электрический сигнал, обмотку силового уравновешивания и схему электрического демпфирования, состоящую из обмотки ЭДС, усилителя и обмотки демпфирования, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, обмотка ЭДС выполнена в виде секций, размещенных в зазорах магнитной системы в зонах градиента индукции, каждая из которых соединена с введенными источниками постоянного напряжения и с входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя. сд (;о СП 00

Риг.2