Claims (2)
Изобретение относитс к измеритеЯ ной технике и может быть применено при измерении ускорений в широком диапазоне. Известны акселерометры, чувствительные элементы которых выполнены в виде консольной пружины,.на свободном конце которой закреплена некотора масса. Такие акселерометры имеют низкую чувствительность и узкий диапазон измерений 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс акселерометр , который благодар резо нансной настройке его чувствительного элемента имеет высокую порогов чувствительнойь и большой коэффициент преобразовани . Недостатком его вл етс ограниченный диапазон измерений, т.е. этот прибор не может быть применен одновременно дл измерени малых или больших ускоре ний 2. Целью нзобретени вл етс расширение пределов измер екалх ускорений с сохранением при этом высокой пороговой чувствительности акселерометра , обусловленной резонансной настройкой чувствительного элемента . Пpeдлaгae fcJй aкceлeiзoмeтp конструктивно представлен на фиг. 1 и 2. В корпусе прибора 1, 2 сцентрирована посредством подшипников 3 вращающа с часть прибора (цилиндр) 4, приводима во врашение с посто нной угловой скоростью многополюсным . синхронным гистереэисным двигателем 5, у которого активна частг ротора выполнена из магнитотвердого материала, а статорна обмотка выполнена многополюсной. Электрический контакт с элементами вращающейс части прибора осуществл етс при помощи токосъемного устройства, состо щего из токоподводшцих колец 6, изолированных между собой, и щеток, закрепленных на колодке. Электрощетки 7-10 служат дл подвода напр жени к датчику угла чувствительного элемента и съема информации с него. Электрощетки 11, 12 служат дл формировани опорной метки, котора необходима дл обработки информации с целью определени направлени вектора . ускорени . Чувствительным элементом, вл етс пружина 13,консольно закрепленна в своем основании, котора расположена вдоль оси вращени цилиндра 4, Свободный конец пружины вл етс одновременно ротором фотоэлектрического датчика угла, состо щего из двух фотодиодов 14, включенных по дифференциальной схеме , двух источников света 15, закре ленных во вращающемс корпусе 16, В средней части вращающегос цилиндра размещено арретирующее устройство 17, 18, 19, разрез по А-А которого показан отдельно на фиг. 2 Это устройство при достижении определенной скорости вращени позвол ет автоматически консольно закрепит пружину в новом месте, тем самым увеличить жесткость к частоту-колебаний пластинчатой пружины. Арретирующее устройство представ л ет собой объемистое кольцо 19, в пазах которого размещены два плун жера 17, 18, с Г-образными захватами , между которыми размещена пружина 13 чувствительного элемента акcenepOMetpa . С внешней части пазов креп тс крышки 20, предохран ющие плунжеры от выпадани . Между плунже рами и крышками установлены пружины 21, жесткость которых подобрана таким образом, чтобы при переходе от одной посто нной угловой скорости вращени Си , к другой cUg пружины под действием центробежных сил плун жеров сжимались, а захваты между собой зажимали пластинчатую пружину . В рабочем режиме, когда подвижна часть акселерометра вместе с пластинчатой пружиной приводитс во вращение со скоростью UJ , при наличии измер емого ускорени свободный конец пластинчатой пружины будет под действием инерционных сил совершать периодические колебани с той же частотой кругового вращен Поскольку частота собственных коле ний пружины подобрана равной часто те вынужденного врашени двигател то возникает вление резонанса, пр этом незначительные инерционные си лы вызывают большую амплитуду коле баний пластины: - измер емое ускорение; где - относительный коэффициент 2 затухани ) кругова частота резонансных колебаний. Дл того, чтобы нар ду со способностью акселерометра измер ть весьма малые ускорени прибор обла дал еще широким диапазоном измерений , он снабжен одним или несколькими арретирующими устройствами, п вол ющими измен ть жесткость и, сл довательно, частоту собственных ко баний пружины. Дл обеспечени резонансной настройки чувствительног элемента частота вынужденного вращ ни измен етс изменением числа пар полюсов, которое определ етс выражением Qj где f - частота питающего напр жени гистере.зисного двигател ; п - число оборотов в минуту. Пусть Гц, , тогда п 375 об/мин; если , то об/мин и т.д. Из формулы (1) вытекает, что ее-;ли увеличить измер емое ускорение j и соответственно ш, то величина лмплитуды колебаний не выйдет за пределы диапазона измерений датчика угла. Дл резонансной настройки пружины в заарретированном положении имеетс во вращающемс цилиндре окно, позвол ющее перемещать арретир вдоль оси вращени с целью изменени частоты собственных колебаний пластинчатой пружины . В зависимости от назначени в акселерометре может быть установлено несколько арретиров. Центробежна сила плунжеров, котора сжимает пружину арретируюаего устройства, при уменьшении числа пар полюсов вдвое увеличиваетс в 4 раза, т.е. а Я а ,, где OUgi 2U)- кругова частота врашени после уменьшени числа пар полюсов вдвое; г - радиус центра масс плунжера; m - масса плунжера. Такое скачкообразное изменение центробежной силы в четыре, в шестнадцать и т.д. раз придает устойчивость в работе арретирующего устройства . Переключение акселерометра с одного даапазона иэмер екшх ускорений на другой может быть автоматизироваиным , приэтом сигигшом на переключение может служить предельное значение амплитуды резонансных колебаний . Формула изобретении Двухкомпонентный резонансный акселерометр , содержащий корпус, инерционную массу, закрепленную на свободном конце Консольной пружины, и привод, отличающийс тем, что, с целыо расишрени пределов нзмер емслх ускорений, в нем установлено с возможностью перемещени вдоль 1ФУЖИНЫ арретирующее устройство, тшолненное в виде кольца , в пазах котеч;х го размешены два . подпружиненных плунжера с saxBataMHl. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Агейкин Д.И. и др. Датчики контрол и регулировани , М., 1965. The invention relates to a measuring technique and can be applied when measuring accelerations in a wide range. Accelerometers are known, the sensitive elements of which are made in the form of a cantilever spring, at the free end of which some mass is fixed. Such accelerometers have a low sensitivity and a narrow measurement range of 1. The closest to the technical essence of the invention is an accelerometer, which, due to the resonant tuning of its sensing element, has high sensitive thresholds and a high conversion coefficient. Its disadvantage is the limited measurement range, i.e. This device cannot be used simultaneously to measure small or large accelerations 2. The purpose of the invention is to expand the range of measurements of accelerations while maintaining the high threshold sensitivity of the accelerometer due to the resonant setting of the sensing element. The fcJ axle case is structurally represented in FIG. 1 and 2. In the case of the device 1, 2 it is centered by means of bearings 3 the rotating part of the device (cylinder) 4, which is driven at a constant angular velocity of a multi-pole. synchronous hystereis engine 5, in which the active part of the rotor is made of a magnetically hard material, and the stator winding is made multipole. The electric contact with the elements of the rotating part of the device is carried out by means of a collector device consisting of current-carrying rings 6, isolated between themselves, and brushes attached to the shoe. Electric brushes 7-10 are used to supply voltage to the sensor angle of the sensing element and retrieve information from it. The electrobrushes 11, 12 serve to form the reference mark, which is necessary for processing the information in order to determine the direction of the vector. speed up The sensitive element is a spring 13, cantilevered at its base, which is located along the axis of rotation of the cylinder 4. The free end of the spring is simultaneously a rotor of a photoelectric angle sensor, consisting of two photodiodes 14, connected in a differential circuit, two light sources 15, fastened in the rotating body 16, In the middle part of the rotating cylinder there is a locking device 17, 18, 19, the section along AA is shown separately in FIG. 2 This device, when it reaches a certain rotational speed, allows the console to automatically fix the spring in a new place, thereby increasing the rigidity to the oscillation frequency of the leaf spring. The locking device is a voluminous ring 19, in the grooves of which two rammers 17, 18 are placed, with L-shaped grippers, between which is placed the spring 13 of the sensitive AcOMeppa sensing element. A cover 20 is attached to the outer part of the grooves to prevent the plungers from falling out. Springs 21 are installed between the ram and the covers, the rigidity of which is chosen so that when going from one constant angular velocity of rotation C, to another cUg spring under the action of centrifugal forces, the plungers are compressed and the clamps between them clamp the plate spring. In the operating mode, when the mobile part of the accelerometer together with the leaf spring is set to rotate at a speed UJ, in the presence of measurable acceleration, the free end of the leaf spring will undergo periodic oscillations under the action of inertial forces with the same frequency of the circular rotation. Often those forced into engine mounting, a phenomenon of resonance occurs, so that minor inertial forces cause a large amplitude of plate oscillations: my acceleration; where is the relative attenuation coefficient 2) the circular frequency of the resonant oscillations. In addition to the accelerometer's ability to measure very small accelerations, the device still had a wide range of measurements, it is equipped with one or more arresting devices, which can change the rigidity and, consequently, the frequency of the internal oscillations of the spring. To provide a resonant adjustment of the sensitive element, the frequency of the forced rotation is changed by changing the number of pole pairs, which is defined by the expression Qj where f is the frequency of the supply voltage of the hysteresis engine; n is the number of revolutions per minute. Let Hz,, then n 375 rev / min; if rpm etc. It follows from formula (1) that it, whether to increase the measured acceleration j and, respectively, w, then the magnitude of oscillations will not go beyond the measurement range of the angle sensor. For resonant adjustment of the spring in a locked position, there is a window in the rotating cylinder, which allows the arresting device to be moved along the axis of rotation in order to change the natural frequency of the plate spring. Depending on the purpose, several arresters can be installed in the accelerometer. The centrifugal force of the plungers, which compresses the spring of the arresting device, increases fourfold with a decrease in the number of pairs of poles, i.e. and I a, where OUgi 2U) is the circular frequency of the turn, after halving the number of pole pairs; d is the radius of the center of mass of the plunger; m is the mass of the plunger. Such a spasmodic change in centrifugal force at four, at sixteen, etc. once gives stability in the work of the arresting device. Switching the accelerometer from one range and measure of accelerations to another can be automated, while the limit value of the amplitude of resonant oscillations can serve as a signal to switch. Claims A two-component resonant accelerometer comprising a housing, an inertial mass fixed at the free end of a cantilever spring, and a drive characterized in that, in order to expand the limits of the dimensions of the accelerations, it is mounted with a possibility of moving along the 1HULLS the arresting device in the form of a ring , in the grooves Kotech; x go th two. spring loaded plunger with saxBataMHl. Sources of information taken into account in the examination 1. D. Ageykin. et al. Sensors of control and regulation, M., 1965.
2.Авторское свидетельство СССР 502335, кл. G 01 Р 15/08, 1974..2. Authors certificate of the USSR 502335, cl. G 01 R 15/08, 1974 ..