RU2120638C1

RU2120638C1 - Accelerometer

Info

Publication number: RU2120638C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Курносов; А.Б. Полинский; Н.Н. Хлыбов
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной механики им.акад.В.И.Кузнецова
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: inertial navigation. SUBSTANCE: mobile part 2 of central plate is truncated on side opposite to suspension 1 so that section plane is parallel to axis of suspension 1 and center of gravity of mobile part 2 coincides with symmetry axis of coils 3 of transmitter of moment mounted on it. EFFECT: improved operational precision and reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к компенсационным маятниковым акселерометрам, у которых маятник имеет упругий подвес, и является усовершенствованием известного устройства. The invention relates to the field of instrumentation, namely to compensation pendulum accelerometers in which the pendulum has an elastic suspension, and is an improvement of the known device.

Известен маятниковый акселерометр, чувствительный элемент которого состоит из двух неподвижных пластин, между которыми закреплена третья пластина с незамкнутой кольцевой прорезью образующей маятник. A pendulum accelerometer is known, the sensitive element of which consists of two fixed plates, between which a third plate is fixed with an open circular slot forming a pendulum.

Подвижная пластина (маятник) выполнена в виде усеченного со стороны подвеса диска. На подвижной пластине установлены катушки датчика момента. Катушки установлены так, что их центр симметрии совпадает с центром симметрии опорного кольца центральной пластины, но не совпадает с центром тяжести ее подвижной части. Следовательно, центр тяжести маятника не совпадает с центром приложения силы, развиваемой датчиком момента во время действия на акселерометр ускорения. Это приводит к тому, что при работе прибора, когда в катушки датчика момента подан ток для создания усилия, возвращающего маятник в среднее положение, возникает изгибающий момент, равный произведению силы, развиваемой датчиком момента, на расстояние между центром тяжести маятника и центром приложения этой силы. Этот появляющийся момент передается на упругие перемычки подвеса и его действие ухудшает параметры прибора, а именно:
- увеличивает момент тяжения прибора за счет скручивания подвеса, что приводит к ухудшению точности прибора;
- уменьшает диапазон измерения ускорений из-за увеличения перемещения подвижной части пластины;
- уменьшает продольную устойчивость маятника при действии боковых ускорений, что приводит к дополнительному сокращению диапазона измеряемых ускорений, и уменьшает надежность работы прибора.The movable plate (pendulum) is made in the form of a disk truncated from the side of the suspension. Coils of the torque sensor are mounted on the movable plate. The coils are installed so that their center of symmetry coincides with the center of symmetry of the support ring of the central plate, but does not coincide with the center of gravity of its moving part. Consequently, the center of gravity of the pendulum does not coincide with the center of application of force developed by the moment sensor during the action of the acceleration accelerometer. This leads to the fact that during operation of the device, when a current is applied to the coils of the torque sensor to create a force that returns the pendulum to the middle position, a bending moment arises equal to the product of the force developed by the moment sensor and the distance between the center of gravity of the pendulum and the center of application of this force . This appearing moment is transmitted to the elastic jumpers of the suspension and its action worsens the parameters of the device, namely:
- increases the moment of tension of the device due to twisting of the suspension, which leads to a deterioration in the accuracy of the device;
- reduces the range of measurement of accelerations due to an increase in the movement of the movable part of the plate;
- reduces the longitudinal stability of the pendulum under the action of lateral accelerations, which leads to an additional reduction in the range of measured accelerations, and reduces the reliability of the device.

Целью дополнительного изобретения является увеличение точности прибора при одновременном увеличении диапазона измеряемых ускорений и надежности. The aim of the additional invention is to increase the accuracy of the device while increasing the range of measured accelerations and reliability.

Поставленная цель достигается тем, что подвижная часть центральной пластины выполнена усеченной со стороны противоположной перемычкам ее подвеса (за счет соответствующего изменения конфигурации прорези), при этом высота усечения должна быть равна имеющемуся усечению со стороны перемычек, а плоскость сечения должна быть параллельна оси подвеса. При таком выполнении центральной пластины цент тяжести ее подвижной части совпадает с центром симметрии неподвижного опорного кольца центральной пластины и центрального отверстия в подвижной части ее. Центральное отверстие в подвижной части ее. Центральное отверстие, в свою очередь, является базовым для крепления катушек датчика момента. Таким образом центр тяжести подвижной части совпадает с центром приложения сил, развиваемых датчиком момента. This goal is achieved by the fact that the movable part of the central plate is truncated from the side opposite to the jumpers of its suspension (due to a corresponding change in the configuration of the slot), while the height of the truncation should be equal to the existing truncation on the side of the jumpers, and the plane of the section should be parallel to the axis of the suspension. With this embodiment of the central plate, the centroid of its movable part coincides with the center of symmetry of the fixed support ring of the central plate and the central hole in its movable part. The central hole in the movable part of it. The central hole, in turn, is the base for mounting the torque sensor coils. Thus, the center of gravity of the moving part coincides with the center of application of forces developed by the torque sensor.

Исходя из вышеизложенного, существенными признаками для достижения цели являются:
1) выполнение подвижной части центральной пластины усеченной со стороны противоположной подвесу;
2) плоскость сечения должна быть параллельна оси подвеса;
3) величина усеченной части должна быть такова, чтобы центр тяжести подвижной части совпадал с центром симметрии, закрепленных на подвижной части катушек датчика момента.Based on the foregoing, the essential features for achieving the goal are:
1) the implementation of the movable part of the Central plate truncated from the side opposite the suspension;
2) the section plane should be parallel to the suspension axis;
3) the value of the truncated part must be such that the center of gravity of the moving part coincides with the center of symmetry, mounted on the moving part of the coils of the torque sensor.

На фиг.1 схематично представлен чертеж акселерометра и конфигурация центральной пластины. На фиг.2 и 3 изображен механизм действия ускорения на центральную пластину предлагаемого акселерометра и прототипа. Figure 1 schematically shows the drawing of the accelerometer and the configuration of the Central plate. Figure 2 and 3 shows the mechanism of action of acceleration on the Central plate of the proposed accelerometer and prototype.

Акселерометр включает упругий подвес 1, подвижную часть центральной пластины (маятник) 2, на которой расположены катушки датчика момента 3, постоянные магниты 4, которого вместе с полюсными наконечниками 5 закреплены на магнитопроводе 6. При этом внутренние поверхности неподвижных пластин 7 образуют с наружными поверхностями 8 центральной пластины дифференциальный емкостной датчик положения. Зазор между подвижной и неподвижными пластинами образуется с помощью трех платиков 9 наружного кольца 10 центральной пластины. Подвижная пластина (маятник) предлагаемого акселерометра, как видно из фиг. 1, в отличие от прототипа имеет срезанную верхнюю часть (сектор). Маятник срезан практически на такую же величину, на какую он срезан внизу для размещения перемычек упругого подвеса. Это позволяет совместить центр тяжести пластины с центром приложения силы, развиваемой датчиком момента. На фиг. 2,2: P - сила, возникающая за счет действия измеряемого ускорения, F - сила, развиваемая датчиком момента. Из фиг.2 видно, что при использовании центральной пластины, показанной на фиг.1, сила P лежит на одной прямой с силой F и дополнительно изгибающего момента не возникает. Из фиг.3 видно, что при действии ускорения из-за несовпадения точек приложения сил F и P, возникает изгибающий момент, который тем больше, чем больше упомянутое несовпадение. The accelerometer includes an elastic suspension 1, a movable part of the central plate (pendulum) 2, on which are located the coils of the torque sensor 3, permanent magnets 4, which together with the pole tips 5 are mounted on the magnetic circuit 6. In this case, the inner surfaces of the fixed plates 7 are formed with the outer surfaces 8 center plate differential capacitive position sensor. The gap between the movable and fixed plates is formed using three plates 9 of the outer ring 10 of the Central plate. The movable plate (pendulum) of the proposed accelerometer, as can be seen from FIG. 1, unlike the prototype, has a cut off upper part (sector). The pendulum is cut almost the same amount as it is cut at the bottom to accommodate the jumpers of the elastic suspension. This allows you to combine the center of gravity of the plate with the center of application of force developed by the torque sensor. In FIG. 2.2: P is the force arising due to the action of the measured acceleration, F is the force developed by the torque sensor. From figure 2 it is seen that when using the Central plate, shown in figure 1, the force P lies on a straight line with the force F and additional bending moment does not occur. From figure 3 it is seen that under the action of acceleration due to the mismatch of the points of application of the forces F and P, a bending moment arises, which is greater, the greater the mentioned mismatch.

Использование изобретения повышает точность работы прибора (исключается появление дополнительного момента тяжения в перемычках подвеса), увеличивает диапазон его работы (касание подвижной пластины о неподвижную происходит при гораздо больших перегрузках), увеличивает устойчивость работы прибора к действию боковых перегрузок. The use of the invention improves the accuracy of the device (the appearance of an additional moment of tension in the jumpers of the suspension is excluded), increases the range of its operation (the touch of a movable plate on a stationary plate occurs at much greater overloads), increases the stability of the device to lateral overloads.

Claims

An accelerometer comprising a housing, a movable part, a suspension of the movable part, a differential capacitive displacement sensor, the fixed plates of which are placed on the housing on both sides of the movable part, and the movable plates are mounted on the movable part on the sides facing the fixed plates, current leads, amplification-conversion unit, the outputs of which are connected to the fixed plates of the capacitive sensor, the power supply of the capacitive sensor, two additional fixed plates electrically connected to each other located on both sides of the movable part and connected to the power supply unit of the capacitive sensor, while the movable plates are electrically connected to each other, characterized in that, in order to increase accuracy and increase the measuring range, the movable part of the central plate is symmetrically truncated from the opposite side of the suspension , while its center of gravity coincides with the center of symmetry of the coils of the torque sensor.