Электростатический акселерометр Советский патент 1991 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений подвижных объектов,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования диапазона измерений путем изменения площади электродов обратного электростатического преобразователя.

На фиг. 1 представлен электростатический акселерометр; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Электростатический акселерометр содержит маятник 1 на упругом подвесе в виде балки из монокристаллического электропроводного материала, неподвижные электроды 2, симметрично расположенные по разные стороны маятника, состоящие из электродов емкостного датчика 3 положения и электродов обратного электростатиче- ского преобразователя 4. Электроды обратного электростатического преобразователя 4 выполнены в виде нескольких элек- тродов, причем площади каждой

симметричной парь- электродов равны и пропорциональны диапазону измерений.

Кроме описанных узпов и деталей, акселерометр имеет емкостный датчик положения, электростатический обратный преобразователь, электронный усилитель. Эти узлы образуют контур компенсации цепи обратной связи акселерометра.

Акселерометр работает следующим образом.

При действии вдоль оси чувствительности измеряемого ускорения маятник 1 отклоняется в сторону, противоположную направлению ускорения. Маятник 1 з монокристаллического электропроводного материала и электроды емкостного датчика 3 положения образуют дифференциальный конденсатор, изменение емкости которого преобразуется в электрический сигнал и усиливается. Напряжение, пропорциональное измеряемому ускорению, подается на электроды обратного электростатического преобразователя 4, создавая усилие, стремящееся вернуть маятник 1 в исходное поО

ю о ю

Јь N

ложение. Величина усилия, действующего на маятник 1, определяется как

Р К S -Е -U,1Л

(1)

где К - коэффициент пропорциональности;

S - площадь электродов обратного электростатического преобразователя 4;

Е - постоянное напряжение, подаваемое на электроды 4;

U - напряжение, пропорциональное измеряемому ускорению;

д - расстояние между маятником 1 и одним из электродов 4.

Как видно из уравнения (1), величина компенсирующего усилия определяется величинами Е и S при постоянно действующем ускорении.

Изменение постоянного напряжения Е, подаваемого на электроды А обратного электростатического преобразователя,-ограничено причинами как конструктивного, так и схематического характера, а также связано с дополнительными аппаратурными затратами.

Следовательно, подключая в определенной комбинации симметричные пары электродов 4 к коммутирующему устройству (не показано), регулируют компенсирующее усилие и диапазон измерений акселерометра.

Предлагаемый электростатический акселерометр по сравнению с известным позволяет проводить регулировку диапазона измерений, что достигается коммутацией определенных пар электродов, на которые

0

5

0

6

0

5

разделены электроды обратного электростатического преобразозателя.

Формула изобретения Электростатический акселерометр, содержащий подвижный электрод-маятник на упругом подвесе в виде балки из монокристаллического электропроводникового материала, неподвижные симметрично расположенные по разные стороны маятника электроды емкостного датчика положения и обратного электростатического преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования диапазона измерений путем изменения площади электродов обратного электростатического преобразователя, каждый электрод обратного электростатического преобразователя выполнен секционированным, причем каждая секция подключена к коммутирующему устройству, а площади каждой симметричной пары секций равны и определяются соотношением 0 К F Ё U

Ьд2

где К - коэффициент пропорциональности;

F - величина компенсирующего усилия;

Е - постоянное напряжение, подаваемое на электроды обратного преобразователя;

U - напряжение, пропорциональное измеряемому ускорению;

д - расстояние между маятником и одним из электродов обратного преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения ускорений подвижных объектов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения регулирования диапазона измерений путем изменения площади электродов обратною электростатического преобразователя. Устройство содержит маятник на упругом ПОБО- се, неподвижные электроды, содержащие электроды датчика положения и обратного преобразователя, электронный усилитель, коммутирующее устройство. Регулировка диапазона измерений достигается коммутацией определенных лар электродов, на которые разделены электроды обратного электростатического преобразователя. 2 ил.

А

Фиг. 1

Редактор А.Огар Заказ 4243

Составитель Т.Макарова Техред М.Моргентал

Корректор С.Шекмар

Тираж

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

А-А

А

Фиг. 2

Корректор С.Шекмар

Подписное