Струнный акселерометр
Патент 705347
Авторы
Классы МПК
Струнный акселерометр
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
«»705347
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Завалено 070776(21) 2380709/18-10 (51)М. Кл.2
G 01 P 15/10 с присоединением заявки М
Государстаенний коинтет
СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет
Опубликовано 25.1279- Бюллетень Н9 47
Дата опубликования описания 25-1279 (53) УДК 531. 768 (088, 8) (72) Авторы изобретения
В.С.Клейменов и З.И.Кулакова (3йT ! (71) Заявитель Московский ордена ленина авиационнйй институт имени Серго Орджоникидзе.(54) СТРУННЫЙ AKCEJIEPOMETP
Изобретение относится к области контрольно-и змерительной техники и может быть использовано для измерения параметров движения в условиях высоких температурных изменений.
В известных струнных акселерсиетрах для снижения температурных погрешностей струнный акселерометр термостатируется fl) либо корпус акселерометра собирается иэ двух деталей, выполненных из материалов с различным температурным коэффициентом линейного расширения. При этом длины этих деталей и материалы подбирают таким. образом, чтобы линейное расширение корпуса было равно линейному удлинению струны. Сборка корпуса из двух деталей не позволяет изменить первоначальное натяжение струны
Наиболее близким по технической, сущности к изобретению является устройство, содержащее корпус, инерционную массу и связанную с ним струну (2), Пара растяжек и жесткие центры мембран образуют корпус струнного акселерометра, в котором з акрепляются струны и инерционная масса. Такой корпус обладает малой жесткостью, что сказывается на изменении натяжения струны и не позволяет изменять начальное натяжение после сборки.
Особенно это сказывается в дифференциальном струнном акселерометре, выполненном в виде двух однорезонатор.ных систем, где различие начального натяжения приводит к уменьшению точности измерения.
Целью изобретения является повью шение точности измерения путем снижейия температурной погрешности.
Поставленная цель достигается тем, что струнный акселерометр, имеющий две однорезонаторных система, содержащих корпус, инерционную массу, поцвес массы и струны, один конец каждой из струн укреплен на массе, а другой — на корпусе, устанавливается на дополнительное введенное основание с двумя выступами, к одному из которых прижат корпус акселерометра, а между вторьм выступом и противоположной стороной корпуса ра змеще н узел прижима, усилие которого направлено по оси чувствительности акселерометра. Основание выполнено из материала, температурный к оэффициент линейно г расширения которого равен нли отлн. чен от температурного козффициентл
705347.линейного. расширения материала корпуса.
На чертеже показан струнный акселерометр.
С трунный акселерометр содержит две однострунных системы, каждая из которых содержит корпус 1 с закрепленным одним концом упругим подвесом
2 . Вторсй конец упругого чодв ес а входит во внутреннее отверстие инерционной массы 3, выполненной в виде
Фдилиндра. Упругий подвес соосно рас положен 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 б корпуса помещена капля 7 невысыхающей демпфирующей жидкости, например, кремнеорганической. Струна помещена в зазоре магнитной системы 8, которая 20 используется для возбуждения и съема колебаний струны, Корпус одноструйной системы установлен в дополнительном основ,анни 9 между выступом 10 и планкой прижимного элемента 11. Корпус однострунной системы через планку прижимного элемента поджимается стопорным вийтом 12, сВязанным со вторым выступом 13 дополнительного основания. При вращении вйнта 12 30 корпус однострунной системы 1 сжимается. Сжатие корпуса приводит к изменению его геометрических размеров и, естественно, снижает натяжение струны 4, Направление силы сжатия 35 параллельно оси струны. В сйлу этого суммарное натяжение струны является сумМой двух сил: силы предварительного натяжения и силы сжатйя основа=. ния ° 40
Под воздействием температуры . изменяются длины корпуса акселерометра, подвеса, струны и дополнительного основания. Поскольку значение коэффициентов термического рас- 45 ширения 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 жесткости струны. Поэтому при изменении размеров,. замыкающих сжатую пружину, усилие, развиваемое пружиной, растягивает струну, Сила, возникающая в струне от темйературм . и от удлинения корпуса, имеет различные напряжения, в результате в струне сохраняются прстоянство натяжения и постоянство частоты колебания струны.
Обычно в струнном акселерометре длина струны Eg меньше, чем длина корпуса Ск, пусть температурный коэффициент линейного расширения .корпуса d.„ìåíüøå или равен температурному коэффициенту линейного расширения струны д с,тогда под воздействием приращени я температуры аy появится разность удлинений, равнаяг (c, ñ ек к) " (1)
В этом случае натяжение струны определяется по выражению:
T = T - Tg (2)
Ез
Е (Ес"с-Ек „). (3) где E — модуль упругости материала струны;
S — площадь поперечного сечения струны;
То — начальное натяжение до воздействия температуры.
Как видим, воздействие температуры прйводит к появлению температурной погрешности, определяемой вторым слагаемым в выражении (2) .
В то же время длина дополнительного основания Ео больше длины корпуса акселерометра, и,положив для определенности, что температурный коэффи циент линейного расширения дополнительного основания с(.о больше или равен термпературному коэффициенту линейного расширения корпуса акселерометра с(,„, то под воздействием температуры появится разность удлинений, равная:
aR "1(о о- кЕ 1 (4)
3а счет предварительного сжатия корпуса силой прижимного элемента длина струны изменилась на величину д(, что эквивалентно изменению силы натяжения íà bT, определяемому по выражению:
hTo= а
Еэ (5) с I
Корпус струнного акселерометра в этом случае представляет собой сжатую пружину. Однако под действием температуры, когда появится удлинение, определяемое выражением (3), натяжение струны должно возрасти на величину е
Ев
bTз.= Е h (C.оЕ и;,Е 1- — ьЕ (б) с Это натяжение уменьшает термпера турную погрешность. Прирав няв выражения (3) и (б), потребуем, чтобы изменение натяжения струны от изменений температуры было равно нулю, т.е.:
Ы = АТе, (7)
Подставив соответствующие этим значениям выражения и преобразовав их, имеем: (8) а+ оЕо а+,ссо с
705347
Формула изобретения к к
4„= ае, к (10) 15
3 7 й-9
П 15
Составитель М.Мараховская
Техред 3. Фанта Корректор Е,Папп
Редактор Л,Бибер
Заказ 8020/47 -Тираж 1073 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/.
4/5
Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, Из полученного выражения легко бпределить диапазон изменения температуры, при котором происходит уменьшение температурной погрешности: ьВ = а. Е-е (9) оо с с
Для уменьшения температурных погрешностей корпус струнного акселеррметра поджимается силой, которая вызывает уменьшение длины струны на величину9.С . Силу поджатия корпуса струнного акселерометра Бк легко определить по выражению:
I где Е, Я„, 6„- модуль упругости, площадь поперечного сечения и длина корпуса струнного акселерометра соответственно.
Использование дополнительно введенного основания выгодно отличает предлагаеьий струнный акселерометр от указанного прототипа, так как изменяет начальное натяжение струны и позволяет задать диапазон изменения внешней температуры, в котором следует уменьшать температурную по- 30 грешность. Изменение начального натяжения при испытаниях показало, что можно выставить начальное натяжение с точностью до 10 6 относительных еди ниц.
1. Струнный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу и связанную с ними струну, о т л ич а ю щ н и с я 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 акселе- рометра.
2. Акселерометр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, основание выполнено из материала, температурный коэффициент линейного расширения которого равен или отличен от температурного коэффициента линейного расширения материала корпуса.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками, Энергия, Л,, 1970, с.125, 2. Авторс кое свидетельство СССР
Р 452787, кл. G 01 Р 15/10, ° 1973 (прототип) .