Электростатический акселерометр Советский патент 1989 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относится к ппформаци онно-измернтелыюй техш1ке и может найти широкое применение для точных измерений линейных ускорений, ускоре НИИ силы тяжести и параметров дпиже- ния объектов.

Цель изобрете1шя - повышение точности акселерометра за счет линеаризации характеристики и исключения моментов тяжешш емкостного датчика перемещения акселерометра.

На чертеже показана принципиальная схема акселерометра.

Акселерометр содержит подвижный чувствительный элемент 1, например из кремгшя, на упругом подвесе 2 и корпус 3. На чувствительном элементе 1 расположены два изолированных электрода 4 и 5. По обе стороны от чувствительного элемента расположены две неподвижных пластины с изолированными на них электродам 6 и 7 Послед1те включены на вход операционных усилителей 8 и 9, а электроды 4 и 5 - на выходы усилителей, которые соединены с входами фазочувстви- тельных демодуляторов 10 и 11, соединенных с входом дифференциального усилителя 12, выходы которого соеди- нены с входами сумматоров 13 и 14 и подаются на входы разностного устройства 15. На вторые входы сумматоров подано импульсное синхронизированное от модулятора 17, опорное напряжение Up от источника 16.

Фазочувствительные демодуляторы 10 и 11 управляются от модулятора 17 Выходы сумматоров 13 и 14 через опорные конденсаторы С соединены с вхо- дами операционных усилителей 8 и 9. Пары электродов 4, 6 и 5, 7 образуют элементы емкостного датчика положени совмещенного с электростатическим компенсатором.

Устройство работает следующим образом..

При наличии ускорения на чувствительный элемент 1 воздействует инерционная сила, которая в компенсацион ной схеме уравновешивается усилием электростатического компенсатора.

Перемещение чувствительного элемента под воздействием инерционной силы вызывает изменение емкостей между электродами 4, 6 и 5, 7.

Изменения емкостей преобразуются гиперболическими цепями емкостных датчиков перемещения в выходные напр

5 0 5 о

5

Q

5

женип операционных усилителей 8 и 9, которые детектируются фазочупстви- тельными демодуляторами 10 и 11. Разность выходных напряжений фато- чувствительных демодуляторов усиливается дифференциальным уси:пп елем 12 с дифференциальным выходом. Выходные импульсные напряжения усилителя 12 суммируются с импульсным опорным напряжением источника 16 и преобразуются гиперболической цепью в компенсационные напряжения, которые приложены к электродам 4, 6 и 5, Т.,

Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений на электродах, что линеаризует характеристику электростатического компенсатора.

Измеряемое ускорение пропорционально амплитуде импульсного напряжения разностного устройства 15.

Таким образом, использование гиперболической цепи одновременно как преобразователя перемещения и в цепи обратной связи для линеаризации характеристики электростатического компенсатора позволяет линеаризовать датчик перемещения акселерометра и исключить его моменты тяжения.

Формула изобретения

Электростатический акселерометр, содержащий корпус-, размещенный в нем на упругом подвесе чувствительный элемент в виде пластины из монокристаллического материала, изолированные электроды, расположенные на чувствительном элементе и корпусе, опорные конденсаторы, фазочувстви- тельный демодулятор, дифференциальный и операционный усшштели, модулятор и источник опорного напряже1шя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности акселерометра, в него введены два сумматора и вычитающее устройство, второй опе- рационньи усилитель и второй фазочув- ствительный демодулятор, дифференци- альньй усилитель выполнен с дифференциальным выходом, источник опорного напряжения выполнен импульсным, первые обкладки опорных конденсаторов и электроды на корпусе соединены с входами операционных усилителей, с выходами которых соединены соответствующие электроды на чувствительном элементе и через Фазочувствительные

51525586 и

демодуляторы - входы дифференцналь-ряжения, связанного с модулятором,

ного усилителя, выходы которого со-который в свою очередь соединен с

с вычитающим устройством ивторыми входами фазочувствительных

первыми входами сумматоров, вторыедемодуляторов, а выходы сумматоров

входы которых соединены с выходом соединены с соответствующими вторыми

источника импульсного опорного нап-обкладками опорных конденсаторов.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение для измерения параметров движения объектов. Целью изобретения является повышение точности акселерометра за счет линеаризации датчика перемещения и исключения его моментов тяжения. Цель достигается путем включения гиперболических цепей линеаризации на операционных усилителях 8 и 9 в цепь обратной связи компенсационной схемы соединением выходов усилителей 8 и 9 через фазочувствительные демодуляторы, дифференциальный усилитель 12 и сумматоры 13 и 14 с входами питания гиперболитических цепей и использования импульсного источника 16 питания. Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений на электродах 4, 6 и 5, 7, что линеаризует характеристику электростатического компенсатора. 1 ил.