Акселерометр Советский патент 1989 года по МПК G01P15/125 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения линейных ускорений подвижных объектов.

Целью изобретения является повышение точности работы акселерометра.

На фиг.1 представлена конструктивная и электрическая схема акселерометра} на фиг.2 - схема деформации упругого подвеса чувствительного элемента .

Подвижная пластина (чувствительный элемент) 1 с помощью двух стержней 2 соединена с неподвижной pa- | мой 3. При этом стержни 2 соединены

на концах с рамой 3 упругими торсионами 4, оси которых совпадают, а на других концах - с чувствительным элементом 1 упругими торсионами 5,оси которых также совпадают. На пластине 1 напылен электрод 6 измерительного конденсатора С х (емкостного датчика положения), на раме 3 - электрод 7 опорного конденсатора С0. Рама 3 жестко соединена с корпусом 3, на котором напылены электрод 9 измерительного конденсатора и электрод 10 опорного конденсатора. Полость акселерометра закрыта крышкой 11, жестко соединенной с рамой 3. ЭлекЈь J

00

to

м

троды 7 и 10 опорного конденсатора С0 подключены к входу операционного усилителя 12 и источника 13 опорного напряжения U0. Электроды 6 и 9 измерительного конденсатора Сх подключены к входу и выходу операционного усилителя 12.

Акселерометр работает следующим образом.

При наличии ускорения а по измерительной оси ц. акселерометра стержни 2 упругого подвеса поворачиваются относительно неподвижной рамы 3 на угол if1t а пластина 1 чувствительного элемента - относительно стержней 2 на угол t(2 Геометрические размеры пластины 1, стержней 2 и упругих торсионов 4 и 5 подбираются таким образом, чтобы М1, - Ч1,.При этом пластина 1 перемещается параллельно самой себе, а измерительная емкость между электродами 6 и 9 выражается

Ј S

зависимостью Су -- ,где S - плоd

щадь электродов; сГ - расстояние (зазор) между электродами.

Включение измерительного конденсатора С х в цепь обратной связи операционного усилителя позволяет линеаризовать гиперболическую характеристику зависимости емкости от зазора и получить на выходе активного делителя емкости напряжение U , пропорциональное перемещению чувствительного элемента (пластины 1) акселерометра, т.е.

ц ° п LS. UU0

С

Ј /.

и„

о

и.

Ј

Поскольку перемещение пластины 1 пропорционально ускорению а, то выходное напряжение U акселеромет0

5

0

5

0

5

0

5

ра строго пропорционально измеряемому ускорению а.

В силу конструктивных особенностей акселерометра зазор между электродами 7 и 10 опорного конденсатора С0 при изменении температуры прибора остается равным начальному гзазору между электродами 6 и 9 измерительного конденсатора С х, что повышает температурную стабильность выходного напряжения акселерометра, а следовательно, точность его работы.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий корпус, размещенный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент, расположенные на чувствительном элементе и на корпусе электроды емкостного датчика положения чувствительного элемента и опорного конденсатора и электронную схему преобразования выходного сигнала, при этом чувствительный элемент, упругий подвес и элемент его крепления в корпусе, выполненный в виде неподвижной рамы, изготовлены из единой пластины монокристалла кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, упругий подвес выполнен в виде двух стержней, расположенных параллельно с двух сторон чувствительного элемента, причем стержни соединены своими концами с помощью двух пар соосных торсионов соответственно с чувствительным элементом и с неподвижной рамой, при этом электроды емкостью датчика положения и опорного конденсатора расположены по одну сторону от чувствительного элемента, а один из электродов опорного конденсатора размещен на неподвижной раме.

At

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для измерения линейных ускорений подвижных объектов. Целью изобретения является повышение точности работы акселерометра. Указанная цель достигается тем, что упругий подвес чувствительного элемента емкостного акселерометра выполнен в виде двух стержней, расположенных параллельно с двух сторон чувствительного элемента, при этом стержни соединены одними концами с чувствительным элементом упругими торсионами, оси которых совпадают, а другими концами - с неподвижной рамой другими торсионами, оси которых также совпадают. Электронная схема преобразования выходного сигнала акселерометра является схемой гиперболической линеаризации, а электроды емкостного датчика положения чувствительного элемента и электроды опорного конденсатора Со расположены по одну сторону от чувствительного элемента, причем один из электродов опорного конденсатора размещен на неподвижной раме. Такое расположение электродов повышает температурную стабильность выходного напряжения акселерометра, а следовательно, точность его работы. 2 ил.

Фиг.1

Фиг.2