Датчик ускорений Советский патент 1981 года по МПК G01P15/97 

(54) ДАТЧИК УСКОРЕНИЙ

I

Иэобрегоние относится к измерению параметров движения, в частности к вибрещионно-частотным датчикам акселерометров.

Известные датчики акселерометров со стержневыми пластинчатыми резонаторами 1 3 и камертонными резонаторами 2 обладают недостаточной чувствительностью, имеют относительно нелинейную выходную характеристику.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам явля ется устройство, содержащее инерциежную массу, закрепленную в корпусе на плоско-, параллельном пружинном подвесе, стержневые резонаторы, размещенные соосно между инерционной массЫ) и корпусом, и систему возбуждения колебаний резонаторов з.

Недостатком устройства является относительно низкая чувствительность устройства, обусловленная невозможностью значительного увеличения инерционной массы при изготовлении датчика из одной заготовки. Для увеличения чувствительности

в датчике ускорений основание подвеса инерционной массы выполнено в форме бруса, а инерционная масса - в виде рамки, охватьшающей брус. Причем резонаторы выполнены в форме камертонов, стержни

S каждого из которых прогнуты внутрь резонатора на величину, меньшую толщины стержня, а в местах крепления резонатора выполнены выборки, образующие несимметричную упруго-шарнирную заделку

to стержней, причем для уменьшения влияния угловых ускорений основание подвеса инерционной массы может быть выполнено Н-образным.

На фиг. 1 представлена упрошенная

15 конструктивная схема датчика ускорений; на фиг. 2 - камертонный резонатор; на фиг. 3 - вариант конструкции датчика усксфений с Н-образным основанием подве- са.

Ж Устройство содержит инерцисжную массу 1, закрепленную с помощью плоекопараплельного подвеса 2 на основании подвеса 3, выполненного в форме бруса. Своими торцами основание подвеса 3 жестко

закреплено в ксраусе (для упрощения чер тежа не показан). Между основанием подвеса 3 и инерционной массой 1 расположены камертонные резонаторы 4. Система возбуждения колебаний состоит из приемников колебаний 5, устройства возбуждения 6 и усилительно-преобразовательного устройства 7.

Резонатор состоит из двух стержней 8, в местах соединения которых выпопнены выборки 9, образующие упруго-шарнириую заделку 10 толщиной Ь . Стержни 8 резонатора имеют предварительный прогиб внутрь на величину А , соизмеримую с толщиной стержней 1l .

Датчик ускорений работает следующим образом.

При появлении ускорения V по измерительной оси на инерционную массу 1 Действует инерционная сила, В результате. один из камертонных резонаторов сжимается, а растягивается, при этом изменяются частоты их колебаний. Раз - ность частот несет в себе информацию об измеряемом ускорении,

Несимметричная упруго-шарнирная заделка резонаторов в предлагаемой конструкции выполняется таким образом, чтобы стержни резонатора подвергались внецентренному нагружению,, фиентированному так, что обеспечивается направленная к оси резонатора потеря устойчивости каждого резонатора. Кроме того, половина зазора между cfepKHsnviH в каждом резонатсре выбирается гарантированно больше амплитуды колебаний стержня при возбуждении резонатора, но меньше допустимой деформации .стержнейрезонатора после потери устойчивости при сжатии. Основание упругого подвеса может быть выполнено Н-образным ( см, фиг, 3), что повьппает крутильную жесткость увругого подвеса при кручении ( при сохранении той же жесткости в направлении оси чувствительности) за счет увеличения плеч пружинного yhpyroro подвеса. Это повьш1ает частоту крутильных колебаний инерционной массы.

Конструкция предлагаемого датчика ускорений позволяет.Повысить чувствительность датчика, а при уменьшении габаритов и веса сохранить высокую чувствительность, обеспечивает более высокую меха.-ническую прочность чувствительного элемента, что в конечном итоге позволяет расширить еГо эксплуатационные возможности.

Формула изобретения

1,Датчик ускорений, содержащий инерционную массу, закрепленную в корпусе на плоскопараллельном пружинном подвесе, стержневью резонаторы, размещенные соосно между инерционной массой и корпуcdM, и систему возбуждения колебаний резонаторов, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности основание подвеса инерционной массы выполнено в форме бруса, а инерционная маеса - в виде рамки, охватьшающей брус, причем резонаторы выполнены в форме камертонов, стержни каждого из которых прогнуты внутрь резонатора на величину, меньшую толщины стержня, а в местах крепления резонатс а выполнены выборки, образующие несимметричную упруго-шарнирную заделку стержней,

2,Датчик ускорений по п, 1, о т л ичаюшийся тем, что, с целью уменьшения влияния угловых ускорений, осйование подвеса инерционной массы выполнено Н-образным,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 556385, кл, G 01 Р 15/О8 03,03,77,

2,Патент США № 3440888, кл, 73-517, опублик, 13,10,65,

3,Авторское свидетельство СССР № 402805, кл, Ol Р 15/08, 19,10,73 (гфототип).

. f

3