SU1679395A1

SU1679395A1 - Компенсационный ма тниковый акселерометр

Info

Publication number: SU1679395A1
Application number: SU894734607A
Authority: SU
Inventors: Сергей Феодосьевич Коновалов; Геннадий Михайлович Новоселов; Инна Ивановна Медведева; Александр Александрович Трунов; Олег Иванович Садовский
Original assignee: Мгту Им.Н.Э.Баумана; Научно-исследовательский институт прикладной механики
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1991-09-23

Abstract

Изобретение относитс к компенсационным линейным акселерометрам, предназначенным дл работы в составе инерциальных навигационных систем. Цель изобретени - повышение точности измерени ускорений. В процессе измерени ускорений кремниевое основание чувствительного элемента отклон етс . При этом измен етс емкость датчика угла, образованного основанием и электродами, расположенными на корпусных кольцах. В процессе сборки электроды - секторы настроечных емкостей, расположенных на платах внешних торцов магнитолроводов, отсоедин ютс путем устранени перемычек между ними. Выходной сигнал датчика угла через электронный усилитель подаетс в виде тока обратной св зи в катушки датчика момента. В результате чувствительный элемент возвращаетс в исходное положение . 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

(Л

с

Изобретение относитс к измерению параметров движени , в частности к компенсационным измерител м линейных ускорений , предназначенным дл работы в составе инерциальных навигационных систем .

Цель изобретени - повышение точности измерени ускорений.

На фиг. 1 представлен предлагаемый акселерометр; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - акселерометр, вариант выполнени ; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - соединение корпусных колец со стойками; на фиг. 7 - вид Д на фиг. 4; на фиг. 8 - корпусное кольцо, вариант выполнени , разрез Е-Е; на фиг. 9 - электрическа схема датчика угла акселерометра.

Акселерометр имеет разъемный корпус, состо щий из двух половин 1 и 2, ма тниковый чувствительный элемент 3, балки 4 упругого подвеса чувствительного элемента, несущую рамку 5 и корпусные кольца 6 и 7. Основание 8 чувствительного элемента, балочки 4 упругого подвеса и несуща рамка 5 выполнены из единой пластины монокристалла кремни . Корпусные кольца 6 и 7 изготовлены из ситала или поликора - материалов , имеющих такой же коэффициент температурного расширени , что и кремний .

Кремниевое основание 8 чувствительного элемента 3 вл етс подвижным электродом (ротором) емкостного датчика угла. Неподвижные (статорные) электроды 9 и 10 имеют U-образную. форму и расположены на корпусных кольцах 6 и 7 соответственно на стороне , обращенной к основанию 8 чувствительного элемента. Ситал (поликор) вл етс диэлектриком, и электроды 9 и 10 образуютс напылением металла (наприо VI о со о ел

мер, никел , алюмини , золота) на поверхность корпусных колец.

Несуща рамка 5 базируетс на корпусные кольца 6 и 7 посредством платикое 11, имеющих высоту 15-20 мкм. Верхние плоскости платиков 11 покрыты м гким металлом , например, золотом. Корпусные кольца акселерометра соединены между собой стойками 12 из ситала (поликора) и имеют отверсти 13, расположенные напротив технологических перемычек 14. Кольца 6 и 7 соприкасаютс с половинами 1 и 2 разьем- ного корпуса по плоскост м возвышений 15. На корпусных кольцах 6 и 7 со стороны, противоположной основанию 8 чувствительного элемента, расположены электроды - платики 16 настроечных емкостей. Они соединены с общим проводником 17 разрушаемыми переходами 18 и включены параллельно рабочим емкост м датчика угла.

На основании 8 чувствительного элемента 3 через переходные втулки 19 установлены катушки 20 и 21 магнитоэлектрического датчика момента. Ток обратной св зи к подвижным катушкам 20 и 21 подводитс по проводникам 22, напыленным через балочки 4 упругого подвеса. Возможен также вариант выполнени проводников 22 в виде свободно вис щих ленточных токоподводов. Статоры датчика образуютс посто нными магнитами 23 и 24, полюсными наконечниками 25 и 26 и магнитопроводами, каковыми вл ютс половины 1 и 2 разьемного корпуса акселерометра . Электроды-секторы 27 настроечных емкостей расположены на платах 28, укрепленных на внешних торцах магнитопрово- дов. Вторым электродом настроечной емкости вл етс магнитопровод (фиг, 6). Половины 1 и 2 разъемного корпуса прибора имеют сквозные отверсти 29, расположенные (как и отверсти 13 в кольцах 6 и 7) напротив технологических перемычек 14.

Половины корпуса акселерометра с установленным между ними сообразным узлом (состо щим из корпусных колец б и 7, стоек 12, несущей рамки 5 и чувствительного элемента 3) соедин ютс между собой в единое целое известными способами: либо кольцом, либо специальной втулкой (3, 4),

Выходной сигнал датчика угла через электронный усилитель 27 подаетс в виде тока обратной св зи в катушки 20 и 21 датчика момента.

Акселерометр работает следующим образом .

При наличии выходного ускорени а по измерительной оси rj прибора ма тниковый чувствительный элемент 3 отклон етс под действием инерционного момента т|а

Последовательно включенные датчики угла, усилитель 30 и датчик момента создают момент , уравновешивающий инерционный. Падение напр жени Квых на эталонном резисторе НЭт вл етс выходным сигналом акселерометра.

Особенностью сборки и регулировки акселерометра вл етс следующее.

На кремниевую деталь (содержащую

0 рамку 5, основание 8, балочки 4 и неразрушенные технологические перемычки 14), а конкретнее на основание 8 устанавливают втулки 19с укрепленными на них катушками 20 и 21. Далее производитс распайка элек5 трической цепи датчика момента: проводник 22 - катушка 20 - катушка 21 - проводник 22 (фиг. 5).

В технологическое приспособление устанавливаютс корпусное кольцо 7, три

0 стойки 12, кремниева деталь с собранным

чувствительным элементом и корпусное

кольцо 6. Термокомпрессорной сваркой

стойки 12 свариваютс с кольцами б и 7.

Возможен конструктивный вариант вы5 полнени корпусного кольца 6 (7), при котором место контакта кольца с платиком 11 кремниевой несущей рамки 5 выполнено согласно фиг. 8

Несуща рамка 5 подпружиниваетс

0 между корпусными кольцами 6 и 7 за счет упругих деформаций консольных выступов, вырезанных в кольцах. Эти упругие деформации возникают во врем выполнени технологической операции термокомпрес5 сионной сварки корпусных колец 6 и 7 и стоек 12 в единый сборочный узел.

Стойка 12 (фиг. 6) выполнена в виде трех консольных выступов, соединенных общим основанием. При проведении термокомп0 рессионной сварки консольные выступы принудительно раздвигаютс , а после окончани этой технологической операции выступы сжимаютс , ст гива корпусные кольца б и 7 и расположенную между ними

5 рамку 5.

В первом варианте предлагаемого акселерометра собранный таким образом узел ма тникового чувствительного элемента с датчиком угла устанавливаетс вертикально

0 (ось р направлена вниз), запитываетс цепь датчика угла и разрушением переходов 18 настраиваетс минимальный (нулевой) сигнал датчика угла.

После этого через отверсти 13 в кор5 пусных кольцах пережигаютс технологические перемычки 14.

Во втором варианте акселерометра после сборки прибора акселерометр устанавливаетс осью р вниз и разрушением

переходов 18 между секторами 27 и общим проводником 17 (фиг. 7), настраиваетс датчик угла. После этого через отверсти 29 и 13 пережигаютс технологические перемычки 14 и производитс окончательна сборка акселерометра.

Таким образом, предлагаемый акселерометр позвол ет совмещать положение чувствительного элемента, в котором балоч- ки его упругого подвеса недефермированы, с положением, в котором датчик угла имеет нулевой сигнал. Это повышает точность работы акселерометра.

Claims

Формула изобретени 1. Компенсационный ма тниковый ак- селерометр, содержащий разъемный корпус , выполненный в виде двух магнитных систем, расположенный в нем на упругом балочном подвесе ма тниковый пластинчатый чувствительный элемент, дифференци- альный емкостный датчик угла с роторными и статорными пластинами, усилитель обратной св зи и сдвоенный магнитоэлектрический датчик момента, при этом основание чувствительного элемента, балочки упруго- го подвеса и корпусна рамка выполнены из единой пластины материала с малым гистерезисом , а корпусна рамка устанавливаетс в половинах корпуса через корпусные кольца, изготовленные из материала с та- ким же коэффициентом температурного расширени , что и пластина чувствительного элемента, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, пластина чувствительного элемента изго- товлена из монокристаллического кремни ,

25

23

го

16/ ZY

корпусные кольца соединены между собой стойками, статорные электроды емкостного датчика угла расположены на корпусных кольцах на стороне, обращенной к основанию чувствительного элемента, в корпусных кольцах выполнены сквозные отверсти , расположенные напротив технологических перемычек пластины чувствительного элемента , при этом в акселерометр введены емкости, включенные параллельно рабочим емкост м датчика угла, причем электроды настроечных емкостей выполнены в виде пластин, соединенных с общим проводником разрушаемыми переходами.
2.Акселерометр по п. 1, отличаю - щ и и с тем, что электроды настроечных емкостей расположены на платах из диэлектрика , укрепленных на внешних торцах магнитных систем, а ответными электродами настроечных емкостей вл ютс магнитные системы датчика момента.
3.Акселерометр по пп. 1и2 отличающийс тем, что в корпусных кольцах выполнены три консольные выступа, на которые базируетс корпусна рамка.
4.Акселерометр по пп. 1 и 2, отличающийс тем. что стойки выполнены в виде трех консольных выступов, соединенных общим основанием на которые базируютс корпусные кольца.
5.Акселерометр по п. 1, отличающийс тем, что корпусные кольца и стойки изготовлены из стали.
6.Акселерометр по п. 1, отличающийс тем что корпусные кольца и стойки изготовлены из поликора.

фиг.1

П

Йг«5

/W Л

Фиг

Фие.8