Акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может .быть применено при измерении ускорений.

Известные акселерометры, содержащие инерционную массу, закрепленную на консольной пружине, и датчик -перемещения .массы, имеют невысокую чувствительность.

Предложенный акселерометр отличается от известных тем, что он снабж-ен приводом постояЕного вращения консольной пружины вместе с датчиком перемещения массы вокруг оси консольной пружины и редуктором, передаточное отношение которого выбрано в соответствии с упругостью пружи.ны. В результате увеличивается чувствительность акселерометра за счет введения колебательного движения массы.

На чертеже показан предложенный акселерометр.

Чувствительным элементом акселерО:Метра является каркас 1, подвешенный в подшипниковой опоре 2, в основании которого вдоль оси вращения каркаса консольно закреплена жесткая пластинчатая пружина 3. На свободном конце пружины расположена инерционная масса 4, создающая маятниковость и одновременно являющаяся ротором датчика угла 5, подвод электропитания к которому и съем сигнала осуществляется посредством щеток 6, коллекторных колец 7 и колодок 8.

Элементы 1, 3, 4, 5 составляют подвижную часть прибора, которая приводится во вращение со скоростью со синхронным двигателем 9 через редуктор 10. Свободный конец

пружины вместе с инерционной массой может отклоняться от положения равновесия (от оси вращения каркаса) под действием инерционных сил, вызванных ускоренным движением корпуса прибора. Съем информации о колебаниях пружины осуществляется с помощью датчика угла 5.

Рабочий режим акселерометра заключается в следующем.

Консольно закрепленная пружина вместе

с инерционной массой имеет некоторую собственную частоту колебаний v (гц), равную скорости вращения (об/сек).

|ПрЯ.мая, пластинчатая, консольно закрепленная в основании пружина, приводимая во вращение двигателем вокруг оси ее минимального момента инерции (вокруг оси, расположенной вдоль пластинчатой пружины) с частотой, равной частоте собственных колебаний пружины V, подставляет влиянию внешнего (измеряемого) ускорения то лицевую, то обратную плоскую поверхность. Тогда свободный конец пружины с закрепленной на нем инерционной массой под действием знакопеременной силы F:

Р т I sin со,

е т - инерционная масса,

/ - кажущееся ускорение,

(О - круговая частота враш,ения {радикал/сек, обусловленной измеряемым внешним ускорением /, раскачивается с частотой, равной частоте собственных колебаний пружины.

-/1.

так как

со 2nf,

где с - жесткость пружины,

/ - частота вращения в об/сек.

Наступает явление резонанса.

Ра-бота акселерометра в режиме резонансных колебаний чувствительного элемента резко повыщает его чувствительность, так как, дейст1вуя незначительными внешними силами, обусловленными измеряемым ускорением, можно получить больщой выходной сигнал.

Амплитуда колебаний может быть достаточно большой, но не беспредельной, поскольку частота собственных колебаний пружины изменяется в отклоненном ноложении за счет дейстсвия центробежных сил. Силы вязкого трения пружины о воздух (силы демпфирования) также препятствуют отклонению пружины.

Для повышения чувствительности прибора воздух из .полости чувствительного элемента может быть удален.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий инерционную массу, укрепленную на консольной пружине, и датчик перемещения массы, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, он снабжен приводом постоянного вращения консольной пружины вместе с датчиком перемещения массы вокруг оси консольной пружины и редуктором, передаточное отношение которого выбрано в соответствии

с упругостью пружкны.

FfjN

fci.J- AfcsiiJ.