Акселерометр Советский патент 1981 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускоре ний движущихся объектов. Известен акселерометр с силовым уравновешиванием, содержащий Первичный преобразователь,инерционный элемент на упругом подвесе, систему силового уравновешивания и вторичный преобразователь. Подвес акселерометр содержит две упругие направляющие, каждая из которых состоит из трех отдельных пластин, из пластины или инвара с керамическими наконечниками предназначенными для крепления пластин к корпусу акселерометра и к инер ционному элементу 1. Однако наличие упругих направдющих не позволяет повысить чувствител ность приборов, работающих в условиях воздействия боковых вибраций,ударов и линейных ускорений, гак как уменьшение осевой жесткости подвеса за счет уменьшения толщины плоских пластин связано с уменьшением боковой жесткости подвеса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство содержащее инерционный элемент на уп ругом подвесе, преобразователь перемещен 1я инерционного элемента, узел отрицательной жесткости в виде замкнутого магнитопровода с обращенными друг к другу одноименными полюсами и двух постоянных магнитов, обмотки силового уравновешения, демпфирующие обмотки 2. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет линеаризации сиЛовОй характеристики подвеса. Поставленная цель достигается тем, что инерционный элемент выполнен в виде кольца из магнитопроводного материала и расположен в зазоре между разноименными полюсами постоянных магнитов соосно кольцевому полюсу магнитопровода. На чертеже схематично представлен предлагаемый акселерометр. Магнитная система акселерометра содержит два постоянных магнита 1, соединенных с магнитопроводящими крышками 2 и имеющих на концах долюсные наконечники 3, магнитопровод 4 с кольцеобразным полюсом в середине. На полюсах наконечниках 3 расположены неподвижные электроды 5 переменных конденсаторов емкостного преобразователя. В зазоре между полю.

сами наконечников 3 расположен подвижный элемент 6 узла отрицательной жесткости, выполненный из магнитопроводящего материала в виде кольца. Элемент 6 жестко соединен с кольцами 7, к которым прикреплены упругие элементы 8. В средней части элемента б размещены подвижные электроды 9 конденсаторов емкостного преобразователя. Вокруг цилиндрических магнитов 1 размещены обмотки 10 силового уравновешивания, обмотки 11 демпфирования и обмотки 12 ЭДС. Элемент 6, кольца 7 и подвижные электродаг 9 являются инерционным элементом акселерометра. Упругие элементы 8 обеспечивают перемещение инерционного элемента вдоль оси чувствительности при воздействии на нее вектора измеряемого ускорения.

Силовую характеристику отрицательной жесткости возможно менять в широких пределах, например с увеличением внутреннего диаметра подвижного диаметра подвижного элемента 6 уменьшается наклон характеристики и увеличивается ее линейный участок.

Акселерометр работает следующим образом.

При нейтральном положении инерционного элемента электрическая схема акселерометра сбалансирована и выходной сигнал равен нулю.

При воздействии измеряемого ускорения а по оси чувствительности акселерометра инерционный элемент смещается, при этом усилие упругих элементов 8 противодействует этому смещению, но при смещении элемента 6 из нейтрального положения возникает усилие притяжения его к одному из полюсов (усилие отрицательной жесткости) , которое частично или полностью нейтрализует усилие противодействием упругих элементов 6. Наличие отрицательной жесткости обеспечивает . увеличение смещения инерционного элемента. Смещение обеспечивает разбаланс конденсаторов емкостного преобразователя. Сигнал разбаланса усиливается и подается иа выход и одновременно на силовую обмотку 10. Взаимодействие полей обмоток 10 с полями постоянных магнитов 1 вызывает перераспределение магнитного потока в зазорах магнитной системы, которое

действует на элемент 6 и создает усилие, возвращающее инерционный элемент в нейтральное положение.

При изменении измеряемого ускорения или при наличии вибрационных J ускорений происходит смещение инерционного элемента, которое вызывает перераспределение потоков в магнитной системе. В результате перераспределения потоков в обмотках 12

Q наводится ЭДС, пропорциональная скорости смещения инерционного элемента, которая через усилитель подается на обмотки 11, поля которых вызывают перераспределение поля магнитной системы. Перераспределение

5 поля воздействует на инерционный элемент и уменьшает его скорость смещения (осуществляет демпфирование) .

Предлагаемый акселерометр позволяет улучшить линейность силовой

характеристики подвеса, так как возможность регулировки отрицательной жесткости обеспечивает возможность ее сложения с характеристиками уп5 рушх подвесов акселерометров различных диапазонов измерения.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий инерционный элемент на упругом подвесе, преобразователь перемещения инерционного элемента, узел отрицательной жесткости в виде замкнутого магнитопровода с обращенными друг к другу одноименными полюсами и двух постоянных магнитов, обмотки силового уравновешивания, демпфирующие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения

0 за счет линеаризации силовой характеристики подвеса, инерционньгй элемент выполнен в виде кольца из магнитопроводного материала и располо жен в зазоре между- разноименными

полюсами постоянных магнитов соосно кольцевому полюсу магиитопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3643513, Q кл. 73-517, опублик. 1972.

2.Авторское свидетельство СССР

191378, кл. G 01 L 9/10, 1966 (прототип) .