Электростатический акселерометр
Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение для измерения параметров движения объектов. Целью изобретения является повышение точности акселерометра за счет линеаризации датчика перемещения и исключения его моментов тяжения. Цель достигается путем включения гиперболических цепей линеаризации на операционных усилителях 8 и 9 в цепь обратной связи компенсационной схемы соединением выходов усилителей 8 и 9 через фазочувствительные демодуляторы, дифференциальный усилитель 12 и сумматоры 13 и 14 с входами питания гиперболитических цепей и использования импульсного источника 16 питания. Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений на электродах 4, 6 и 5, 7, что линеаризует характеристику электростатического компенсатора. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5ц 4 G 01 P 15/13 вжою ндя
) г н4ЧЕСИАя а ° ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4283480/24-10 (22) 08.06.87 (46) 30.11.89. Бюп, У 44 (71) Ленинградский политехнический инс гитут им. М.И. Калинина (72) В.М. Артемов, Э.А. Кудряшов и 8.Ñ. Моисейченко (53) 531.768 (088.8) (56) Кудряшов Э.А., Малыгина Н,В., Темников В.А. Метрологические характеристики простого измерительного преобразователя емкости в напряжение постоянного тока с гиперболической функцией преобразования, Датчики автоматических систем, Омск
1985, c . .37 -41, (Iатент Великобритании Ф 2047902, кл. G 01 Р 15/13, 1980. (54) ЭЛЕКТГО TATII Ià I 13 и 14 с входами питания гиперболических цепей и использования импульсного источника 16 питания. Компенса- ф ционное усилие создается за счет разности напряжений на электродах 4, 6 и 5, 7, что линеаризует характеристику электростатического компенсатора. 1 ил. 3 1525586 1 Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может найти широкое применение для точных измерений линейных ускорений, ускорений силы тяжести и параметров движения объектов. Цель изобретения — повышение точности акселерометра эа счет лицеаризации характеристики и исключения моментов тяжеция емкостцого датчика перемещения акселерометра ° На чертеже показана принципиальная схема акселерометра. Акселерометр содержит подвижный 15 чувствительный элемент 1, например из кремния, на упругом поднесе 2 и корпус 3. На чувствительном элементе 1 расположены дна изолированных электрода 4 и 5. По обе стороны 2р оТ чувствительного элемента расположены две неподвижных пластины с изолированными на них электродал 6 и 7. Последние включены ца вход операционных усилителей 8 и 9, а электроды 25 4 и 5 — на выходы усилителей, которые соединены с входами фазочунствительных демодуляторов 10 и 11, соединенных с входом дифференциального усилителя 12, выходы которого соединены с входами сумматоров 13 и 14 и подаются на входы разностного устройства 15. На вторые входы сумматоров подано импульсное синхронизированное от модулятора 17, опорное цап35 ряжение U от источника 16. Фазочувствительцые демодуляторы 1О и 11 управляются от модулятора 17 ° Выходы сумматоров 13 и 14 через опорные конденсаторы С соединены с нхо- 40 о дами операционных усилителей 8 и 9. Пары электродов 4, 6 и 5, 7 образуют элементы емкостного датчика положения, совмещенного с электростатическим компенсатором. 45 Устройство работает следующим образом., При наличии ускорения на чувствительный элемент 1 воздействует инерционная сила, которая в компенсационной схеме уравновешивается усилием электростатического компенсатора. Перемещение чувствительного элемента под ноздействием инерционной силы вызывает изменение емкостей меж55 ду электродами 4, 6 и 5, 7. Изменения емкостей преобразуются гиперболическими цепями емкостных датчиков перемешецин н выходные цапряжеция операционных усилителей 8 ц 9, которые детектируются фазочунстнцтельными демодуляторами 1О ц 11 ° Разность выходных напряжений фазочунстнцтельцых демодуляторов усиливается дифференциальным усилителем 12 с дифференциальным ныходом. Выходные импульсные цаггряжения усилителя 12 суммируются с импульсным опорным папряжеццем источника 16 и преобразуются гиперболической цепью н компенсационные напряжения, которые приложены к электродам 4, 6 и 5, 7. Компенсационное усилие создается за счет разности напряжений ца электродах, что линеаризует характеристику электростатического компецсатора, Измеряемое ускорение пропорционально амплитуде импульсного напряжения разцостного устройства 15. Таким образом, использование гиперболической цепи одновременно как преобразователя перемещения и в цепи обратной связи для лицеаризации характеристики электростатического компенсатора позволяет лицеаризовать датчик перемещения акселерометра и исключить его моменты тяжецця. Формула изобретения Электростатический акселерометр, содержащий корпус; размещенный в нем ца упругом подвесе чувствительный элемент в виде пластины пз монокристаллического материала, изолированные электроды, расположенные на чувствительном элементе и корпусе, опорные конденсаторы, фазочувствительный демодулятор, дифференциальный ц операционный усилители, модулятор и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности акселерометра, н него введены два сумматора и вычитающее устройство, второй операционный усилитель и второй фазочувствительцый демодулятор, дифференциальный усилитель выполнен с дифференциальным выходом, источник опорного напряжения выполнен импульсным, первые обкладки опорных конденсаторов и электроды на корпусе соединены с входами операционных усиггитслей, с выходами которых соединены соответствующие электроды ца чувствительном элементе и через фазочувстнительные 1525586 Составитель А. Полынков Техред М.Дидык Корректор О. Кравцова. Редактор М. Петрова Заказ 7216/39 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 демодуляторы — входы дифференциального усилителя, выходы которого соединены с вычитакицим устройством и первыми входами сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом источника импульсного опорного напряжения, связанного с модулятором, который в свою очередь соединен с вторыми входами фазочувствительных демодуляторов а выходы сумматоров соединены с соответствующими вторыми обкладками опорных конденсаторов.
