Устройство для измерения линейных ускорений Советский патент 1989 года по МПК G01P15/08 

20

ными ВШП 7 и 8 внешнего и внутреннего 15 Л, п- А2первая и вторая ПАВ контуров автогенерации первой и второй ПАВ, которые имеют одну и ту же длину волны Л , Величина амплитуды переменного электрического напряжения (частота которого однозначно соответствует длине волны А первой и второй ПАВ) на сигнальных электродных системах ВШП 8 и 7 прямо пропорциональна амплитуде результирующей ПАВ, величина которой равна векторной сумме первой и второй ПАВ,

Кроме того, если длина волны , акустического синхронизма идентичных ВШП 8 и 9 отличается от длины волны

внешнего и внутреннего контуров автогенерации синфазно складываются друг с другом на приемных ВШП 8 и 7, следовательно, режим автогенерации первого ПАВ преобразователя деформации обеспечивается при наименьших величинах коэффициентов усиления К и К;2 усилителей 12 и 13,

Второй автогенераторный ПАВ пре- 25 образователь деформации полностью идентичен первому автогенераторному ПАВ преобразователю деформации и содержит ВШП 15 - 18, расположенные на широкой грани 19 упругого элемен Лл акустического синхронизмацдей- . о та 1, и два идентичных усилителя 20

тичных ВШ 7 и 10, а именно Т(,Ф Л. или тФ1, то длина волны Л результирующей ПАВ, взаимодействующей с приемными ВШП 8 и 7, равна наименьшей из длин

и 21.

Внутренний контур автогенерации второго ПАВ преобразователя деформации состоит из усилителя 20 и линии

волн Ч,, или /д, акустического синхро- « состоит и у unm 17 „ 16 ко- 2. „ 35 задержки ПАВ между БШП 1/ и ID, ко

торые имеют одинаковые конструкции и размещаются симметрично друг другу

низма, поскольку ПАВ с длиной волны -Л может одновременно существовать во внешнем и внутреннем контуре автогене- рации, если ее длина Л равна наименьшей

издлинвопн Л,или1,акустического 40 упругого элемента 1, причем расстоя- синхронизма пар БШП У, о или /,.iu. - . .

относительно поперечной плоскости симметрии ос двухконсольной балки

ние L( между центрами ВШП 16 и 17 выбирается равным , где К - цеНаименьшее значение кратковременной нестабильности выходной частоты f первого автогенераторного ПАВ преобразователя деформации, а следовательно, и наибольшее при прочих равных условиях разрешение измеряемой величины линейных ускорений обеспечиваются, если внешний и внутренний контуры самовозбуждения, каждый в отдельности, работают в недовозбуж- денном режиме. Для этого величина коэффициента усиления К усилителя. 12 внутреннего контура выбирается примерно на 10% меньшей значения, при котором произошло бы самовозбуждение внутреннего контура по цепи ВПШ 8, усилитель 12 ВШП 9, линия задержки ПАВ от ВШП 9 к ВШП 8„ Величи

Л, п- А2первая и вторая ПАВ

внешнего и внутреннего контуров автогенерации синфазно складываются друг с другом на приемных ВШП 8 и 7, следовательно, режим автогенерации первого ПАВ преобразователя деформации обеспечивается при наименьших величинах коэффициентов усиления К и К;2 усилителей 12 и 13,

Второй автогенераторный ПАВ пре- образователь деформации полностью идентичен первому автогенераторному ПАВ преобразователю деформации и содержит ВШП 15 - 18, расположенные на широкой грани 19 упругого элемента 1, и два идентичных усилителя 20

и 21.

упругого элемента 1, причем расстоя - . .

относительно поперечной плоскости симметрии ос двухконсольной балки

упругого элемента 1, причем расстоя- - . .

ние L( между центрами ВШП 16 и 17 выбирается равным , где К - целое число, а Л, - длина ПАВ акустического синхронизма пары В1ЧП 16 и 17,

;Внешний контур автогенерации второго ПАВ преобразователя деформации состоит из усилителя 21 и линии задержки ПАВ между ВШП 15 и 18, которые имеют одинаковые конструкции и размещаются . симметрично друг другу относительно поперечной плоскости сим {етрии 00 упругого элемента 1 (фиг,1), причем расс ояние L между центрами ВУШ 15 и 18 выбирается равньш Lj,N- A, где N - целое число, а - длина ПАВ акустического синхронизма при ВШП 15 и 18. Величина коэффициента усиления Kj усилителя 20 внутреннего контура автогенерации второго ПАВ преобразо-

514

ватсля деформаиии вьйирается примерно на 107, меньшей значения, при котором произошло бы самовозбуждение внутреннего контура по цепи Виш 16, усили- тель 20, ВШП 17, линия задержки ПАВ от ВПШ 17 и ВШ 16, а величина коэффициента усиления К,, усилителя 21 внешнего контура выбирается такой, чтобы обеспечить недостающее усиление по внешнему контуру для возникновения режима самовозбуждения асего двухкон- турного второго автогенераторного ПАВ преобразователя деформации.

Выходные частоты f, и f соответ- ственно первого и второго автогенё- раторных ПАВ преобразователей дефор нации ввиду их полной идентичности друг другу при отсутствии линейных ускорений равны между собой. Их зна- чения определяются пространственным периодом электродных систем БШП 7 - Юн 15-V 10 и 15 - 18, скоростью распространения ПАВ в материале упругого элемента 1, играющего одно- временно роль звукопровода ПАВ, и величинами расстояний L, и L. .между центрами ВВШ внешних и внутренних контуров автогенерации первого и второго ПАВ преобразователей деформации

Буферные усилители 4 и 3 служат для обеспечения развязки между выходами первого и второго автогенераторных ПАВ преобразователей деформации и соответствующими входами регистрирующего устройства 6.

Устройство для измерения линейных ускорений работает следующим образом

При появлении измеряемых ускоре ний вследствие инерционных свойств масс 2 и 3 возникают взаимно противоположные деформации широких граней 11 и 19 упругого элемента 1, что приводит к взаимно противоположным изме нениям выходных частот f,+uf и f,, + 4-uf первого и второго автогенераторных ПАВ преобразователей деформации.

IQ

t5 20 25 Q

35

40

45

10

прямо пропорциональным величине измеряемых ускорений.

При наличии угловых ускорений широкие грани 11 и 19 упругого элемента 1 испытывают одинаковые по величине и знаку деформации, вследствие чего выходные частоты f, и f первого и второго автогенераторных ПАВ преобразователей деформации изменяются на одну и ту же величину , т.е. f, ± tAf и f., и значит не вызьшают изменений показаний регистрирующего устройства 6.

Формула изобретения

Устройство для измерения линейных ускорений, содержащее закрепленный в корпусе упругий чувствительный эле- . мент в виде двухконсольной балки с инёрционньши массами на концах и двумя автогенераторными преобразователями деформации пары, встречно-штыревые преобразователи поверхностных акустических волн которых расположены на противоположных полостях балки, .отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в каждый из автогенераторных преобразователей деформации введена дополнительная пара встречно-штыревых преобразователей, расположенная параллельно преобразователям основной пары, и усилитель, соединяющий встреч- но-штыревые преобразователи дополнительной пары, причем расстояние между центрами преобразователей в основной паре и дополнительной кратны целому числу длин волн акустического синхронизма этих пар, а длины волн акустического синхронизма основных пар кратны друг другу, при этом все встречно-штыревые преобразователи, закрепленные на одной стороне двухконсольной балки, расположены симметрично встречно-штыревым преобразователям, размещенным на другой стороне балки о

Изобретение относится к акселерометрам, построенным по разомкнутой схеме с автогенераторными преобразо-- вателями деформации на поверхностно- акустических волнах (ПАВ). Целью изобретения является повышение чувствительности за счет введения дополнительных преобразователей на ПАВ. При наличии измеряемого ускорения, направленного перпендикулярно плоскости двухконсольной балки 1 - чувствительного упругого элемента с инерционными массами 2 и 3 на концах консолей, происходит изменение режимов работы автогенераторных преобразователей деформации, дифференциально подключенных через буферные усилители 4 и 5 к регистратору 6. Каждый из преобразователей деформации содержит параллельно расположенные основную 7, 10 и внутреннюю дополнительную 8, 9 пары встречно-гатьтревых преобразователей (ВШП) ПАВ, соединенных соответ- .ственно усилителями 13 и 12. Кратность длин волн.акустического синхронизма всех пар ВШП обеспечивает синфазное сложение сигналов на приемных ВШП 7,8. Указанные пары ВШП располо- . жены симметрично ВШП, размещенным на другой стороне двухконсольной балки. Суммарный сигнал с каждого преобразователя деформаций усиливается за счет отклика внутреннего контура автогенератора, включающего ВПЯ1 8,9 и усилитель 12. 2 ил. § (Л

Фиг. 2