Компенсационный акселерометр Советский патент 1984 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относится к Навигационной технике и может быть испольэоваНо в качестве .чувстйительного элемента - акге.ерсметра инерциальных систем наьигации и стабилизации траектории полета летательных аппаратов.

Известны конструкции прецизионны маятниковых акселерометров с упругим подвесом инерционной массы, причем сами элементы подвеса выполняются ка:к металлическими,так и из кварца П и С2 . .

Существенными недостатками таких конструкций являются низкая виброустойчивость акселерометра и технологическая сложность изготовления качественных упругих подве-. сов,

Известен прибор, в который, введен корректирующий контур в состав компенсационного акселерометра, а также дополнительно введены два вибродатчи ка, оси чувствительности которых расположены в плоскости маятника основного акселерометра одна параллельно измерительной оси основного прибора, а вторая - перпендикулярно ей, сигналы с вибродатчиков дополнительных акселерометров - череа дополнительный электронный усилитель подаются в обмотку датчика момента основного прибора СЗ.

Недостатком прибора является технологическая сложность изготовления качественных подвесов.

Известен прибор, в котором упругий подвес инерционной массы/акселерометра изготовлен из монокристал личeckoгo кремния методом анизотропного травления 43.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является компенсационный линейный акселерометр, содержащий корпус с подвешенным внутри него чувствительным элементом - инерционной массой, датчики положения (угла) и силы (момента/, соединенные через электронный усилитель, а также дополнительный корректирующий акселерометр, сигнал с которого, суммируясь с сигналом основного контура разгрузки (компенсации) , подается в датчик силы (момента ) основного прибора 5J.

Недостатком этой конструкции является ее низкая технологичность что объясняется раздельным изготовлением подвижных элементов основного и дополнительного акселерометра и з-начител-ьным объемом сборочных операций.

Цель изобретения - повышение технологичности конструкции. - Указанная цель достигается, тем, что в компенсационном акселерометре содержащем корпус, размещенный в

нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные череэ электронный усилитель, и донолнит л ный корректирующий акселерометр, выход которого подклк)чен через дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, узлы упругого подвеса осно ного и дополнительного акселерометра выполнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали, подвижных деталей чувствительных элементов основного и дополнительного акселерометров и упругих балок, связывающих корпусную деталь с соответотв ющими чувствительными элементами.

На фиг.. 1- представлена конструктивная схема предлагаемого акселерометра (разрез Л-А на Фиг. 2); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1.

Акселерометр состоит из корпус 1 с крышками 2 и монокристаллическсго кремниевого узла,, выполненного в виде неподвижной корпусной дет.алк 3, двух упругих балок 4 подвеса основного чув.ствительного элемента, двух упругих балок 5 подвеса подвижного элемента двух дополнительных акселерометров, подвижной детали б-основ.ания- основного чувствительного элемента и подвижных деталей 7 - оснований .подвижных элементов дополнА-ельных акселерометров. На основании 6 чувствиягельного эл.емента расположены катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента .контура разгрузки основного акселерометра. Магнитная цепь этого датчика момента СОСТОИТ из постоянных магнитов 9 и магнитрпроводов 10 с полюсными наконечниками 11. Кроме того, на основании 6 чувствительного элемента основного акселерометра симметрично оси V расположены подвижные электроды 12 емкостного датчика угла основного акселерометра, а его неподвижные электроды 13 укреплены на кронштейнах 14, базирующихся в крышках 2. Таким образом емкостной датчик угла основного акселерометра состоит из двух идентичных частей, симметричных оси v .

Выходной сигнал емкостного датчика угла основного акселерометра подается на электронный усилитель -15 основного контура разгрузки и .далее через эталонное сопротивление РЭТ катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента.

На подвижных деталях 7 - основа.ниях подвижных (чувствительныхj элементов дополнительных акселеромет ров расположены подвижные электроды 16 емкостных датчиков угла дополнительных акселерометров, а их неподвижные электроды 17 укреплены на кронштейнах 18, базирующихся на крьпаках -2.

Выходы емкостных датчиков угла дополнительных акселерометров Л и П соединены последовательно и подключены через дополнительный электронный усилитель 19 и эталонное сопротивление RЗУ к катушкам 8 магнитоэлектрического датчика момента.

Ось - измерительная ось основного акселерометра и дополнительных акселерометров.

. Предлагаемый акселерометр работает следующим- образом.

При наличии ускорения по измерительной оси инерционная сила вызывает поворот подвижного узла основного акселерометра вокруг оси 00 , который измеряется емкостным датчиком угла, усиливается электронным блоком 15 и через эталонное выходное сопротивление Р подается в обмотку магнитоэлектрического датчика момента.

Кроме того, при наличии ускорения по измерительной оси инерт.чонная сила вызывает повороты под-вижных чувствительных элементов дополнительных акселерометров Л и П / которые измеряются емкостными датчиками угла, подаются с них на дополнительный электронный усилитель 19 и далее через эталонное сопротивление Rj в обмотку магнитоэлектрического датчика момента.

Коэффициент усиления дополнительного усилителя 19 подбирается таким чтобы обусловленный его выходным сигналом ток создавал ё обмотке датчика момента момент, равный и противоположно направленный моменту инерционной силы, действующей на .подвижный узел основного акселерометра при наличии ускорения по измерительной оси. При этом отклонение подвижного узла основного акселерометра от нулевого положения будет равно перемещению, необходимому для компенсации неточности измере0 ния ускорения дополнительным коррек- тирующим акселерометром, т.е. отклонение подвижного узла резко умень. шается, что ведет к стабилизации коэффициента передачи датчика момен5 та акселерометра, повышению виброустойчивости прибора и снижению изменений упругих сил подвеса чувствительного элемента основного акселерометра.

Наличие двух дополнительных акселерометров- Л И П с противоположными маятниковостями и их последовательное включение исключает наличие в результирующем сигнгше

t дополнительных акселерометров вибрационной погрешности.

Таким образом,-предлагаемое изобретение поз.в6ляет повысить технологичность конструкции компенсационного акселерометра с корректирующим контуром при изготовлении упругих подвесов подвижных узлов основногои дополнительного акселерометров из монокристаллического кремния методом анизотропного

травления путем изготовления упругих подвесов основного и дополнительного акселерометров из одного монокристалла кремния.

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содержаний корпус,размещенп ный Ё нем на упругом подвесе подвижный чувствительный элемент, датчики угла и момента, соединенные через электронный усилитель, и дополнительный корректирующий акселерометр, выход которого подключен ч:ерез дополнительный электронный усилитель к датчику момента основного акселерометра, отличающийс я тем, что, с целью повышения технологичности конструкции, узлы упругого подвеса основного и дополнительного акселерометров в шoлнены из одного монокристалла в виде общей неподвижной корпусной детали, подвижных-деталей чувствительных элементов основного и дополнительного акселерометров и упругих (Л балок, связывающих корпусную деталь с соответствующими чувствительными, элементами.