Акселерометр Советский патент 1982 года по МПК G01P15/13 

(S) АКСЕЛЕРОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов. Известны акселерометры, предназначенные для измерения линейных ускорений Li и 2. Они имеют ёмкостной преобразователь перемещений, магнитоэлектрический узел силового уравновешивания инерционного элемента,схему выделения и определения значения действующего ускорения. Регулировка тока уравновешивания с помощью резистора, последовательно соединенного с обмоткой силовой компенсации, а также компенсация нестабильности характеристик магнитной системы, осуществлены в акселерометре t2l. Недостатком этих акселерометров является отсутствие демпфирования инерционного элемента, что не позволя ет использовать их для измерений при действии быстро меняющихся во времени (например, вибрационных) ускорений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является акселерометр, содержащий инерционный элемент-, выполненный в виде многоплечевого маятника, .преобразователь перемещения и магнитоэлектрический узел силового уравновешивания. Датчики преобразователя перемещения и компенсационная обмотка узла уравновешивания размещены на концах маятника. В акселерометре имеется канал демпфирования, состоящий из датчика скорости, датчика демпфирующего момента, размещаемых также на концах маятника и усилителя. На:водимая в обмотке датчика скорости ЭДС усиливается усилителем и подается в датчик демпфирующего момента. Динамические характеристики акселеро-.метра легко регулируются изменением коэффициента усиления усилителя канала демпфирования 31. Введение в конструкцию акселерометра дополнительной обмотки датчика скорости и идущих к ней токоподводов усложняет конструкцию. Кроме того, дополнительные токоподводы, увеличивая жесткость упругого подвеса инерционного элемента, снижают чувствительность акселерометра. Цель изобретения - упрощение конструкции акселерометра и увеличение его чувствительности. Указанная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий инерционную массу, преобразователь перемещения, магнитоэлектрический уЗел силового уравновешивания и канал дем фирования, введены два последователь но соединенных резистора, подключенных параллельно цепи нагрузки усилителя постоянного тока узла силового урс1вновешивания. Вместе с цепью нагрузки, состоящей из последовательно соединенных обмотки компенсации и :масштабирующего резистора, эти резис торы образуют сбалансированный мост, питающая диагональ которого подключе на к выходу усилителя цепи уравновешивания, а измерительная - ко входу усилителя канала демпфирования. На фиг. 1 схематически показано устройство чувствительного элемента предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 - его электрическая схема. Чувствительный элемент содержит массу 1, подвешенную на упругом подвесе 2, на которой расположены подви ные электроды 3 и А емкостного преобразователя неравновесия и каркас 5 с компенсационной обмоткой 6 узла уравновешивания и обмоткой 7 демпфир вання, магнитную систему, состоящую из постоянного магнита 8 и магнитопровода 9, крышку 10 с находящимся н нем электрическим блоком 11, неподвиж ные электроды12 и 13, расположенные на полюсе магнита 8 и крьшке 10. Электроды 3 и , 12 и 13 образуют переменные конденсаторы емкостного преобразователя I. Электрическая схема акселерометра (фиг. 2) содержит емкостной преобразователь Н неравновесия, предварительный усилитель 15, фазочувствительный детектор 1б, усилитель 17 постоянного тока, нагруженный мостовой схемой, состоящей из масштабирующего резистора 18, обмотки 6 и резисторов 19 и 20. В измерительную диагональ включен аход усилителя 21, к которому через ограничивающий резистор 22 подключена обмотка 7 демпфирования. Акселерометр работает следующим образом. При отсутствии измеряемого ускорения электрическая схема сбалансирована, и выходное напряжение акселерометра , снимаемое с масштабирующего резистора 18, равно нулю. Напряжение разбаланса выходного моста равно нулю. При действии по измерительной оси ускорения а масса 1 смещается, вызывая изменение емкостей преобразователя 1 неравновесия, которое преобразовывается в нем в амплитудно-модулированное напряжение. Напряжение с выхода преобразователя неравновесия усиливается, выпрямляется и с выхода усилителя 17 подается в питающую диа ональ моста. Так как в мосте выполнено условие R6+R18 R19+R20 и , то токи, протекающие по ветвям моста, равны по величине и направлению и не вызывают появления разности потенциалов в измерительной диагонали моста, вследствие чего ток в демпфирующей обмотке 7 равен нулю. При взаимодействии тока, .протекающего по ветви R6+R18, с полем ПОСТОЯННОГО магнита обратного преоб разователя возникает сила Р , пропорциональная измеряемому ускорению и стремящаяся возвратить массу чувствительного элемента в исходное состояние. При наличии измеряемого ускорения, изменяющегося во времени, на выходе усилителя 17 появляется напряжение, повторяющее форму измеряемого ускорения, пропорциональное ему и вызываю- ; щее протекание по параллельным ветвям моста одинаковых по форме, величине и направлению токов. Одновременно в измерительной диагонали моста появляется разбаланс напряжений, вызванный появлением ЭДС в обмотке обратного преобразователя в результате ее движения в поле постоянного магнита 8 с частотой измеряемого ускорения. Напряжение разбаланса моста, пропорциональное скорости смещения массы 1, усиливается усилителем 21 и подается в демпфирующую обмотку 7. При взаимодействии тока,, протекающего по демпфирующей обмотке 7, с полем постоянного магнита 8 возникает демпфирующая сила F , стремяв аяся во звратить