Струнный акселерометр Советский патент 1993 года по МПК G01P15/10 

Изобретение относится к системам управления движением летательных аппаратов и может быть использовано при разработке чувствительных элементов для измерения ускорений.

Цель изобретения - повышение точности и увеличение диапазона измерения малых ускорений без увеличения габаритных размеров.

Указанная цель достигается тем, что в струнный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, соединенную с корпусом растяжками, два магнита генератора колебаний и датчика вибраций, два датчика вибрации, датчик выходного сигнала, причем выходы первого и второго датчиков вибраций соединены соответственно с первым и вторым входом выходного сигнала, первую струну и устройство для натяжения струн, дополнительно введена вторая струна, которая имеет одинаковую длину и выполнена из другого материала по плотно- .сти по сравнению с первой струной.

Сущность изобретения поясняется чертежом на котором изображена схема струнного акселерометра. Он содержит корпус 1, в котором закреплена струна 2 и растяжками 3 закреплена инерционная масса 4, соединенная со струной 5, противоположный конец которой соединен с устройством для натяжения струн 6. Струны 2 и 5 снабжены постоянными магнитами 7 и 8 генератора колебаний и датчика вибрации и датчиками вибраций 9 и 10, выходы которых соединены соответственно с входами датчика 11 выходного сигнала 11, выход которого соединен с устройством для натяжения струн бис ЦВМ.

Акселерометр работает следующим образом. При отсутствии ускорения (Wx 0) квадрат частоты колебания струны 2 равен: Fo FO

fi2

4 L2 me

me

О)

w

Ё

00

о о

со VI о

где Fo - начальное натяжение струн 2 и 5;

те - плотность материала струны 2; те - плотность материала струны 5

Кг - коэффициент пропорциональности связывающий те с те; L - длина струн 2 и 5. Квадрат частоты колебания струны 5 равен:

fez

41. me. Разность частот струн 2 и 5 равна:

fl-fz i d)---ЕС---

(2)

KI 4L2me(fi +f2 При наличии ускорения (Wx & 0) частота олебаний струны 2 равна:

с ,mWx

го-г-«- fl2 ., 2 .(4)

4L2Kime е m - масса инерционного тела 4.

Квадрат частоты колебания струны 5 ра(3)

вен:

FomWx

tf

Разность частот струн 2 и 5 при наличии ускорения равна:

fl-fa-Ilr d РО +

KI 4 L 2 me (f i + f2)

+---0+МШ--- Wx. .(6)

Ki4L2me(fi+f2)

При соответствующем подборе материалов, из которых изготавливаются струны, можно варьировать значение коэффициента пропорциональности KL Из выражения (6) видно, что за счет изменения Ki можно увеличить общий коэффициент пропорциональности

(1+KQ m.

Ki4L2me(fi +fe)

что, в свою очередь, дает фактическое расширение диапазона измерения малых ускорений без увеличения габаритных размеров акселерометра. При этом степень расширения диапазона измеряемых малых ускоре

ний будет определяться значением коэффициента пропорциональности К. Полученный эффект от использования струн, которые отличаются по плотности, поясняется следую- 5 щим расчетом. Если применять струны, отличающиеся по плотности в два раза, то имеем

Fo

Ю

fi - fa

+ 3

4L2me(fi+fa) mWX

(7)

4L2me(fi+f2) Из выражения (Т) видно, что чувствительность такого акселерометра возрастает

15 в 3 раза. При этом в случае малого ускорения

значение квадрата частоты струны 2 в два

раза больше значения квадрата частоты

струны 5, что практически устраняет явле ние захвата.

20 Габаритные размеры прототипа примерно в 1,5 раза больше, чем в предлагаемом акселерометре, так как по расчетам длина второй струны прототипа в два раза больше длины первой струны.

25 Применение струн одинаковой длины позволяет устранить эффект различной реакции на внешние воздействия, что в свою очередь, повышает точность измерения ускорений летательного аппарата.

30 ф о Р мула изобретения

Струнный акселератор, содержащий инерционную массу, закреплённую в корпусе с помощью растяжек и двух струн, два магнита генератора колебаний и датчиков

35 вибрации, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входом датчика выходного сигнала, и устройство для натяжения струн, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличе40 ния диапазона изменения малых ускорений без увеличения габаритных размеров, струны имеют одинаковую длину и выполнены из материалов с различной плотностью.

Использование: изобретение относится к системам управления движением летательных аппаратов и может быть использовано при разработке чувствительных элементов для измерения ускорений. Сущность изобретения: повышение точности и расширение диапазона измерений малых ускорений без увеличения габаритных размеров струнного акселерометра, содержащего инерционную массу, подвешенную в корпусе на растяжных и двух струнах одинаковой длины, причем струны выполнены из материалов разной плотности, два постоянных магнита генератора колебаний и датчиков вибрации, которые соединены с датчиком выходного сигнала, устроило для натяжения струн, обеспечивающее постоянство суммы частот колебаний струн. 1 ил..