АКСЕЛЕРОМЕТР Советский патент 1996 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к системам измерения ускорения и скорости подвижных объектов.

Целью изобретения является повышение точности прибора.

На фиг.1 изображен в разрезе акселерометр заявляемой конструкции.

Маятник 1 подвешен на упругих элементах 2 в базовом кольце 3. Базовое кольцо 3 с маятником 1 установлено между двух магнитопроводов 4 и 5, которые одновременно выполняют функцию неподвижных обкладок датчика угла емкостного типа. Магнитопроводы 4 и 5 установлены по отношению к маятнику с зазором с помощью выступов-платиков 6. Подвижные обкладки 7 нанесены на маятнике 1. На магнитопроводах установлены магниты 8, 9 и полюсные наконечники 10, 11. Катушки датчика силы 12 и 13 установлены на маятнике 1. На магнитопроводах 4, 5 установлены термочувствительные катушки 14. 15. Пакет, состоящий из магнитных систем и маятника на упругом подвесе, установлен в кольце 16 и зажат запорным кольцом 17, образуя чувствительный элемент акселерометра. Чувствительный элемент акселерометра установлен в корпусе 18. На корпусе 18 акселерометра установлены регулировочная катушка 19 и дополнительная катушка 20. На корпусе прибора 18 установлен усилитель-дискриминатор амплитуды 21 (на чертеже не показан условно).

Электрическое соединение элементов схемы компенсации показано на фиг.2, где УКМ усилитель коррекционного момента, r_p регулировочная катушка, r_д дополнительная катушка, R_т термочувствительная катушка, R_к катушка датчика силы.

Последовательное включение катушек датчика силы R_к с дополнительной катушкой r_д, выполненной из термостабильного материала (например, манганина, температурный коэффициент сопротивления манганина 0,000005 1/^оС, приводит к уменьшению эквивалентного температурного коэффициента всей цепочки.

Подбором величины сопротивления регулировочной катушки можно обеспечить превышение эквивалентного температурного коэффициента электросопротивления цепочки термочувствительные катушки регулировочная катушка над температурным коэффициентом электросопротивления цепочки катушки датчика силы дополнительная катушка. При выполнении этого условия установится возможной компенсация температурной нестабильности магнитной системы. Поэтому механизм компенсации в данном изобретении будет таким же, как и у прототипа.

График зависимости α_β= f(r_po) представлен на фиг.3.

Из графика следует, что в приборе может быть осуществлена компенсация температурной нестабильности, характеризующейся положительным и отрицательным знаком. Подбор величины сопротивления r_po производится на окончательно собранном приборе сматыванием лишних витков катушки 19 на фиг.1.

Прибор работает следующим образом.

При движении объекта в направлении оси чувствительности с ускорением на маятник действует инерционная сила, которая компенсируется силой датчика силы. Ток компенсации пропорционален величине инерционной силы и, естественно, кажущемуся ускорению. При изменении температуры окружающей среды изменение тока, обусловленном температурным изменением индукции в рабочем зазоре, будет скомпенсировано изменение тока, протекающего через элементы схемы компенсации. Таким образом, выходной сигнал прибора, пропорциональный кажущемуся ускорению, не будет зависеть от температуры.

Использование: в приборостроении, в частности в приборах инерциальной навигации. Сущность изобретения: акселерометр имеет маятник, подвешенный на двух упругих элементах в базовом кольце. Последнее вместе с маятником установлено между двух магнитопроводов, которые одновременно выполняют функции неподвижных обкаток датчика угла емкостного типа. Магнитопроводы установлены по отношению к маятнику с зазором с помощью выступов-платиков. Подвижные обкладки нанесены на маятнике. На магнитопроводах установлены магниты и полюсные наконечники. Катушки датчика силы установлены на маятнике. На магнитопроводах установлены термочувствительные катушки. Пакет, состоящий из магнитных систем и маятника на упругом подвесе, установлен в кольце и зажат запорным кольцом, образуя чувствительный элемент акселерометра. Чувствительный элемент последнего установлен в корпусе, на котором установлены регулировочная катушка и дополнительная катушка, а также усилитель-дискриминатор амплитуды. Цепочка из последовательно соединенных термочувствительных катушек и регулировочной катушки соединена электрически параллельно с цепочкой соединенных последовательно катушек и дополнительной катушки. Их электрические параметры подобраны, исходя из определенного соотношения. 3 ил.

АКСЕЛЕРОМЕТР, состоящий из корпуса, в котором расположены маятник на упругом подвесе, установленный между магнитопроводами, дифференциальный емкостный датчик угла и датчик силы, состоящий из катушек и магнитов, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены регулировочная и дополнительная катушки, размещенные на корпусе, и термочувствительные катушки, установленные на магнитопроводах и изготовленные из того же материала, что и катушки датчика силы, причем дополнительная катушка выполнена из термостабильного материала, а цепочка из последовательно соединенных термочувствительных катушек и регулировочной катушки соединена электрически параллельно с цепочкой соединенных последовательно катушек датчика силы и дополнительной катушки, при этом их электрические параметры подобраны таким образом, что выполняется следующее соотношение:

где α₁ - температурный коэффициент электросопротивления материала дополнительной и регулировочной катушек;
α₂ - температурный коэффициент электросопротивления материала термочувствительных катушек и катушек датчика силы;
R_к о - электрическое сопротивление катушек датчика силы при номинальной рабочей температуре;
R_т о - электрическое сопротивление термочувствительных катушек при номинальной рабочей температуре;
r_д о - электрическое сопротивление дополнительной катушки при номинальной рабочей температуре;
r_р о - электрическое сопротивление регулировочной катушки при номинальной рабочей температуре;
α_β - температурный коэффициент индукции магнитной системы.