Двухкомпонентный акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/105 

(54) ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении одновременно двух линейных ускорений или одного линейного и одного углового.

Известные двухкомпонентные акселерометры, содержащие две подвижные обмотки, подвешенные на упругом подвесе и расположенные в зазоре магнитной системы, два датчика перемещения и цепи обратной связи, не позволяют получить одновременно информацию о линейном и угловом ускорении.

Предложенный двухкомпонентный акселерометр отличается от известных тем, что обмотки намотаны на общем каркасе таким образом, что их активные части взаимно перпендикулярны, одна из них выполнена зигзагообразной. Магнитопровод выполнен п-иолюсньш с радиальным полем, причем упругий подвес состоит из двух крестообразных растяжек, закрепленных в центре магнитопровода с одного конца и на каркасе обмоток с другого.

Благодаря такой конструкции акселерометра получают информацию о линейном и угlOBOM ускорении одновременно и независимо одну от другой.

На чертеже показан предложенный двухкомпонентный акселерометр, разрезы по А- А и Б-Б.

Подвижная часть акселерометра выполнена в виде тонкого алюминиевого цилиндрического каркаса 1 (толщиной порядка 0,3- 0,4 мм) с круговой обмоткой 2, на которую наклеена на изоляционной подложке, например, из папиросной бумаги однослойная зигзагообразная обмотка 3 (см. развертку обмотки на чертеже). Выводы от катушек представляют собой токоподводы малой жесткости- свободно подпаянные растяжки сечением порядка 0,2X0.02 мм пропускающие ток до 30-50 ма. Для жесткости края цилиндрического каркаса имеют ободки толщиной порядка 1,5 мм и высотой порядка 4 мм, в которые запрессовываются латунные стойки 4. К ним с небольшим натяжением подпаиваются растяжки 5, которые располагают взаимно перпендикулярно и запаивают в проточках латунной колонки 6 диаметром около 2 мм. Колонка 6 запрессована в магнитопровод 7 из армко с выфрезированными восьмью полюсами и двумя взаимно перпендикулярными канавками с обеих сторон, в которых свободно размещены растяжки.

Магнитная система состоит из двух идентичных половин, содержащих кожух - магиитопровод с восемью полюсами, в днище которого по центру впаяны постоянные магниты 9. Магнитопровод 8 садится на магниты 9, центрируется и плотно обжимается ими с помощью четырех винтов 10. Датчиком линейных перемещений служит катушка 11 вихрегокового датчика, устанавливаемая на магнитопроводе 8 над торцом каркаса. Для преобразования угловых перемещений в электрический сигнал служит вторая катушка 12 вихретокового датчика перемещений, устанавливаемая вблизи латунной стойки.

Чувствительность вихретоковых преобразователей линейных перемещений с учетом каскада усиления, например, на интегральной схеме УТ221 выбирается порядка 0,04 в/мкм, угловых перемещений 600 в/рад.

Выполнение упругого подвеса в виде системы двух звездообразно закрепленных растяжек-нитей круглого или квадратного сечения (например, из берилиевой бронзы) обеспечивает две степени свободы вдоль оси, перпендикулярной плоскости растял ек, и вокруг этой оси. Линейная жесткость подвеса зависит от начального натяга, диаметра каркаса, момента сопротивления растяжек.

Угловая жесткость в значительной степени зависит от длины пропайки в середине растяжки, которую для снижения жесткости еледует по возможности уменьшить.

Акселерометр работает следующим образом. При действии линейных ускорений вдоль оси X на массу подвижной части действует импульсная сила, которая вызывает перемещение подвилшой части, преобразуемое вихретоковым датчиком с усилителем обратной

связи в электрический ток, поступающий в катушку 2 и создающий компенсирующее усилие для линейных ускорений.

При действии угловых ускорений вокруг оси X (или линейных ускорений, перпендикулярных оси X, при специально разбалансированной грузом-маятником подвижной части) возникает вращающий момент. Вращающий момент вызывает поворот подвижной части и смещение стойки. Поворот преобразуется вихретоковым преобразователем угловых перемещений в электрический ток, поступающий в катушку 3 обратной связи и создающий компенсирующий момент для угловых ускорений.

Формула изобретения

Двухкомпонентный акселерометр, содержащий две подвижные обмотки, подвешенные на упругом подвесе и расположенные в зазоре магнитной системы, два датчика перемещения и цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью получения информации об угловом ускорении, обмотки намотаны на общем каркасе так, что их активные части взаимно перпендикулярны, одна из них выполнена зигзагообразной, а магнитопровод - п-полюсным с радиальным полем, причем упругий подвес выполнен в виде пары крестообразных растяжек, прикрепленных в центре магнитопровода, а по периферии - к каркасу обмоток.

--W

РизВёртка