Струнный акселерометр

Струнный акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ С

732751 (61) Дополнительное к а (22) Заявлено 1005.78 ( с присоединением заявк (23) Г)риоритет

Опубликовано 050

Дата опубликования кл.2

01 P 15/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

УДК 531 ° 768 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б. С. Клеймен ов и 3.И. Кулакова

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) СТРУННЫИ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к приборостроению, измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорения движения -объекта.

В дифференциальном струнном акселерометре под действием инерционной силы, вызванной измеряемым . ускорением, меняется натяжение струн (1). при этом, натяжение одной струны возрастает, а другой — пада10 ет, что приводит к изменению собственных частот их колебаний. Частота колебаний струн имеет квадратичную зависимость от изменения натяжения, а, следовательно, и от измеряемого ускорения. Нелинейность выходной характеристики является существенным недостатком даже в дифференциальной схеме, в которой для уменьшения погрешности от нелинейности приходит-20 ся существенно ограничивать диапазон изменения натяжения (2). Инерционная масса, связанная со струнами, под действием входного воздействия,перемещается на величину,определя емую упругими свойствами материала струны. Масса на струне является высокодобротной колебательной системой,и в случае,.если на струнный акселерометр воздействует вибрация-, имеет 3G резко выраженный резонансный пик.

Обычно для уменьшения амплитуды колебаний инерционной массы вводится демпфер. Однако малые перемещения инерционной массы в струнном акселерометре практически исключают возможность применения извесных демпферов, например воздушных, для уменьшения амплитуды колебаний массы.

Наиболее близким. к изобоетению по технической сущности является струнный, датчик, содержащий корпус с закрепленной в нем посредством элементов зажима струной, инерционную массу, систему возбуждения и съема сигнала колебаний струны (3).

Недостатками струнного датчика являются малые перемещения инерционной массы, определяющиеся упругими свойствами материала струны и ограничивающие применение известных демпфе ров для защиты струнного акселерометра при измерениях с большим уровнем вибрационных помех; нелинейность зависимости выходной характеристики, связывающей частоту колебаний струны с входным воздействием.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет линеаризации зависимости частоты

732751 колебания струны от перемещения инерционной массы.

Для достижения этой цели в инерционной массе выполнены отверстия, посредством которых она размещена на введенных направляющих, жестко укрепленных в боковых стенках корпуса, причем струна укреплена перпендикулярно направляющим.

На чертеже изображена схема струн ° ного акселерометра.

Струнный акселерометр содержит корпус 1, в котором закреплены направ ляющие, например две оси 2 и 3. Инерционная масса 4 поджата с двух сторон эталонными пружинами 5. На йнерционной массе закреплена одним концом струна 6 с помощью элемента зажима 7.

Второй конец струны. закреплен в элементе зажима 8 корпуса струнного акселерометра. Струна помещена в зазор системы 9 возбуждения и съема колебаний. Инерционная масса имеет цилиндрическое отверстие, в котором размещен поршень 10, например воздушного демпфера. Перемещение инерционной массы ограничивается упорами

11 и 12.

Устройство работает следующим образом. . Под действием силы инерционная масса отклоняется от положения равновесия на величину д, и длина становится равной о (1) где .6, -длина струны в начальном положении инерционной массы; о -удлинение струны от перемещения инерционной массы.

Исходя иэ схемы соединения струны и инерционной массы, удлинение струны определяется как гипотенуза в прямоугольном треугольнике, где один из катетов есть струна, длина которой

) о, а второй — перемещение д инерционной массы (2)

Подставляя выражение (1) и выражение 2), имеем (К +Д) = +д (3) йосле преобразования получим

А (4) Так как д « 2 0, то выражение (4) может быть записано в виде л

h 2С (5) о

Анализируя выражение (5) видим, что в первой части равенства д с 28, откуда следует, что Д < д, т.е. удлинение струны меньше перемещения инерционной массы.

Удлинение струны 8 по закону Гука эквивалетно изменения силы F, равной

F = -à — Я, (6) о где Е - модуль упругости материала струны;

S - площадь поперечного сечения струны.

Изменение частоты колебаний струны fl) с учетом (5) запишем в виде

1 6 о )

F = Сд (7) где у — линейная плотность материала струны;

ES

С= — — — коэффициент преобраэова2Р Я ния .

Согласно выражения (7) изменение частоты колебания струны пропорционально перемещения инерционной массы.

Формула изобретения

Струнный акселерометр, содержащий корпус с закрепленной в нем посредством элементов зажима струной, инерционную массу, систему воэбуж35 дения и съема сигнала колебаний струны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет линеаризации зависимости частоты колебания стру4() ны от перемещения инерционной массы, в инерционной массе выполнены отверстия, посредством которых она размещена на введенных направляющих, жестко укрепленных в боковых стенках корпуса, причем струна укреплена перпендикулярно направляющим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1 . Селезнев В .П . Навигационные устройства. М,, 1974, с.351-353.

"О 2. Новицкий П.B. и др. Цифровые приборы с частотными да чиками. Энергия, Л., 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

9299748, кл. G 01 Ь 1/10, 1968

55 (прототип) .

732751

Составитель И.Мараховская

Техред Э.Чужих Корректор й

РедактоР М.Васильева

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 1730/35 Тираж 1019

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5