Струнный акселерометр Советский патент 1979 года по МПК G01P15/10 

(54) СТРУННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

линейного расширения материала корпуса.

На чертеже показан струнный акселерометр .

Струнный акселерометр содержит две однострунных системы, каждая из которых содержит корпус 1 с закрепленным одним концом упругим подвесом 2, Вторсй конец упругого подвеса входит во внутреннее отверстие инерционной массы 3, выполненной в виде 1илиндра. Упругий подвес соосно расположен со струной 4, один утолщенный конец которой связан с упругим подвесом, а второй утолщенный конец 5 - с корпусом. Между внутренней поверхностью выступа инерционной массы и внешней поверхностью выступа 6 корпуса помещена капля 7 невысыхающей демпфирующей жидкости, например, кремнеорганической. Струна помещена в зазоре магнитной системы 8, котора используется для возбуждения и съем Колебаний струны. Корпус одноструйной системы установлен в дополнительном основании 9 между выступом 10 и планкой прижимного элемента 11. Корпус однострунной систелвл через планку прижимного элемента поджимается стопорным вийтом 12, связанным со вторым выступом 13 дополнительного основания. При вращении винта 12

корпус однострунной системы 1 сжимается. Сжатие корпуса приводит к изменению его геокютрических размеров и, естественно, снижает натяжение струнц 4. Направление силы сжатия

па заллельно оси струны. В силу этого

суммарное натяжение струны является двух cri|i: силы предварительного натяжения и силы сжатия ния.

Под воздействием температуры г изменяются длины корпуса акселерометра, подвеса, струны и дополнительного основания. Поскольку значение коэффициентов термического расширения корпуса акселерометра и дополнительного основания различны, то при изменении температуры появляется разница удлинений. За счет этой разности натяжение струны возрастает, поскольку корпус акселерометра представляет собой сжатую пружину. Жесткость этой пружины много больше зюесткостиструны. Поэтому при изменении размеров,, замыкакздих сжатую пружину, усилие, развиваемое пружиной, растягивает сгтруну. Сила, возникающая в струне от температурь, и от удлинения корпуса, имеет различные напряжения, в результате в струне сохраняются постоянство натяжения и постоянство частоты колебания струны.. ,..

Обычно в струнном акселерометре длина струны В с меньше, чем длина

705347

корпуса С , пусть температурный коэффициент линейного расширения .корпуса oCjj меньше или равен температурному коэффициенту линейного распирения струны dip,тогда под воздействием приращения температуры &. , появится разность удлинений, равная:

)Н

(1)

в этом случае натяжение определяется по выражению;

Т TO - TH ,

лт,-

где Е

модуль упругости материала струны;

S площадь поперечного сечения струны;

Tfj - начальное натяжение до воздействия температуры. Как видим, воздействие температуры приводит к появлению температурной погретиности, определяемой вторым слагаемым в выражении (2).

В то же время длина дополнительного основания Сд больше длины корпуса акселерометра, и,положив для определенности, что температурный коэффициент линейного расширения дополнительного основания оСо больше или раве термперчтурному коэффициенту линейного расширения корпуса акселерометра оСц, то под воздействием температуры появится разность удлинений, равная:

c a-Vd-oeo- - eK

(4)

За счет предварительного сжатия корпуса силой прижимного элемента длина струны изменилась на величину ДС, что эквивалентно изменению силы натяжения на ДТ, определяемому по выражению:

-.

(5)

Корпус струнного акселерометра в этом случае представляет собой сжатую пружину. Однако под действием температуры, когда появится удлинение определяемое выражением (3), натяжение дтруны должно возрасти на величину:

V-Tr4 «-oV -KV--|:- (6).

ч сс .

Это натяжение уменьшает термперь турную погроиность. Приравняв выражения (3) и (6), потребуем, чтобы изменение натяжения струны от изменений Температуры было равно нулю, т.е.: , . (7)

Подставив соответствующие этим значениям выражения и преобразовав их, имеем:

(8)

л.ед л„е„-д ь «.с Из полученного выражения легко бпр делить диапазон изменения температуры, при kOTOpoM происходит уменьшение температурной погрешности Для уменьшения температурных погр ностей корпус струнного акселеррметра поджимается силой, которая вызывает уменьшение длины струны на вели чину A.t . Силу поджатия корпуса струн ного акселерометра N легко определить по выражению: модуль упругости, SK Ч где Е, площадь поперечного сечения и длина кор пуса струнного аксе лерометра соответст венно. Использование дополнительно введенного основания выгодно отличает предпагаекый струнный акселерометр от указанного прототипа, так как изменяет-начальное натяжение струны и позволяет задать диапазон изменения внешней температуры, в котором следует уменьшать температурную погрешность . Изменение начального натяжения при испытаниях показало, что можно выставить начальное натяже ние (10) с точностью до 10 относительных елиниц. Формула изобретения 1.Струнный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу и связанную с ними струну, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем снижения температурной погрешности, в него введено основание, выполненное с двумя выступами, к одному из которых прижат корпус акселерометра, а между вторым выступом и противоположной стороной корпуса размещен узел прижима, усилие которого направлено по оси чувствительности акселерометра. 2.Акселерометр поп.1, отличающийся тем, что, основание выполнено из материала, температурный коэффициент линейного расширения которого равен или отличен от температурного коэффициента линейного расширения материала корпуса. VfcTo4HHKH информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками, Энергия, Л., 1970, с.125. 2.Авторское свидетельство СССР 452787, кл. G 01 Р 15/10, . (прототип) .