Чувствительный элемент углового акселерометра

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в интегральных акселерометрах. Для измерения углового ускорения используется инерционная масса, на которую устанавливаются катушки датчика момента обратной связи и втулка с двумя регулировочными винтами, что позволяет увеличить ударопрочность, расширить частотный диапазон измерения углового ускорения. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в интегральных акселерометрах.

Известен датчик угловых ускорений [1], содержащий основание, планарную инерционную массу на упругих подвесах, вторую планарную инерционную массу на упругих подвесах, расположенную так, что ось подвесов перпендикулярна оси упругих подвесов кольцевой планарной инерционной массы и находится внутри ее, емкостной датчик положения.

Данный датчик имеет возможность измерять угловое ускорение по двум осям чувствительности. При воздействии по одной из осей чувствительности углового ускорения на датчик планарная инерционная масса поворачивается на некоторый угол вокруг оси упругих подвесов. В результате изменяется расстояние между обкладками емкостного датчика положения, как следствие, и изменяется емкость конденсатора емкостного датчика. По изменению данной емкости судят об измеряемом ускорении.

Недостатками являются низкая точность измерения, малый частотный диапазон измеряемого воздействия.

Известен чувствительный элемент микросистемного акселерометра [2], содержащий кремниевую каркасную рамку, в которой методом анизотропного травления выполнен кремниевый проводящий маятник, соединенный упругими подвесами с каркасной рамкой, центральной опорой крепления, жестко соединенной с неподвижным основанием. Маятник включает в себя две жестко соединенные первую и вторую пластины одинаковой длины и толщины, но разной ширины. Чувствительный элемент имеет возможность измерять как угловое, так и линейное ускорение. Поскольку пластины маятника имеют разную ширину, то чувствительность к угловому ускорению будет значительно ниже, чем к линейному. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии ускорения зазоры между пластинами проводящего маятника и пластинами-обкладками одинаковы. При действии ускорения пластины маятника, преодолев упругость подвесов, начинают перемещаться в противоположные стороны, изменяя при этом зазоры. Измеряя разность зазоров можно судить о действующем ускорении.

Недостатком является низкая чувствительность к угловому ускорению.

Наиболее близким к заявленному к заявленному устройству является чувствительный элемент [3], содержащий планарную инерционную массу, соединенную упругими подвесами с центральной опорой крепления, распложенную в центре тяжести планарной инерционной массы с закрепленным на инерционной массе металлическим кольцом, на котором радиально расположено несколько пар регулировочных винтов.

При действии измеряемого углового ускорения планарная инерционная масса, в составе металлического кольца и регулировочных винтов, поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от жесткости упругих подвесов. Измеряя отклонения планарной инерционной массы можно определить действующее угловое ускорение.

Недостатками являются низкий частотный диапазон измерения углового ускорения, низкая ударопрочность.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение является повышение ударопрочности чувствительного элемента и расширение частотного диапазона измерения углового ускорения. Для достижения поставленной задачи на чувствительном элементе, содержащем каркасную рамку, в которой выполнена инерционная масса, соединенная с каркасной рамкой упругими подвесами, расположенными на оси симметрии инерционной массы на одной из сторон инерционной массы, согласно изобретению, закрепляют на одинаковом рассотянии относительно указанной оси катушки датчика момента обратной связи, а на противоположной стороне инерционной массы на этой же оси закрепляют втулку с двумя взаимоперпендикулярными резьбовыми отверстиями, в которых расположены регулировочные винты.

Существенным отличием заявленного устройства по сравнению с известным является то, что наличие датчика момента обратной связи увеличивает частотный диапазон измерения углового ускорения за счет жесткости электрической пружины, которую создают катушки датчика момента обратной связи при взаимодействии с магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами, а наличие втулки с регулировочными винтами существенно снижают влияние линейного ускорения на планарную инерционную массу, облегчая при этом массу чувствительного элемента, тем самым увеличивая его ударопрочность.

Предлагаемый ЧЭ углового акселерометра иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1

Пример реализации заявленного устройства.

Инерционная масса 1 соединена с каркасной рамкой 2, в которой выполнена инерционная масса упругими подвесами 3, расположенными на оси 4, проходящей через центр тяжести 5 инерционной массы 1. На одной из сторон инерционной массы 1 расположены катушки датчика момента обратной связи 6, а на противоположной стороне инерционной массы закреплена втулка 7 с регулировочными винтами 8.

Устройство работает следующим образом. При действии измеряемого углового ускорения планарная инерционная масса 1, в составе катушек датчика момента обратной связи 6 и втулки 7 с регулировочными винтами 8, поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от жесткости упругих подвесов 3. Измерительный сигнал отклонения инерционной массы преобразуется и в виде тока поступает на катушки датчика момента обратной связи, которые при взаимодействии с магнитным полем создают электрическую пружину, которая компенсирует угол отклонения инерционной массы, заставляя вернутся ее в исходное положение. По величине тока, протекающего в катушках датчика момента обратной связи можно определить действующее угловое ускорение.

Регулировка осуществляется следующим образом.

Регулировочными винтами 8 сводят центр тяжести чувствительного элемента к оси симметрии инерционной массы, тем самым исключая влияние линейного ускорения.

Источники информации

1. Патент США №5349858 МПК G01P 15/08, 1994.

2. Патент РФ №2426134, МПК G01P 15/08, 2006.01

3. Патент РФ №2489722, МПК G01P 15/08, 2006.01 (ближайший аналог).

Чувствительный элемент углового акселерометра, содержащий каркасную рамку, в которой выполнена инерционная масса, соединенная с каркасной рамкой упругими подвесами, расположенными на оси симметрии инерционной массы, при этом на одной из сторон инерционной массы закреплены катушки датчика момента обратной связи на одинаковом расстоянии относительно оси симметрии инерционной массы, а на противоположной стороне инерционной массы на этой же оси закреплена втулка с двумя взаимно перпендикулярными резьбовыми отверстиями, в которых расположены регулировочные винты.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в энергетике, строительстве и других отраслях, где необходимо контролировать наклон и вибрацию при малых величинах параметров и малых частотах виброперемещения.

Изобретение относится к устройству (1) для измерения ускорения, содержащему пьезоэлектрическую систему (2), сейсмическую массу (3) и систему (4) предварительного напряжения.

Изобретение относится к области микросистемной техники, в частности к приборам для измерения линейного ускорения. Акселерометр содержит подложку из диэлектрического материала, анкерные блоки, неподвижно закрепленные на подложке, инерционную массу, Ω-образные упругие элементы, образующие подвес для осуществления развязки в двух ортогональных направлениях, наружную раму, внутри которой на Ω-образных упругих элементах подвеса закреплена промежуточная рамка, имеющая упругую связь с инерционной массой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при решении задач навигации, управления, гравиметрии. Акселерометр содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический преобразователь, N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифроаналоговый преобразователь, электромагнит, пробную массу.

Группа изобретений относится к устройству для измерения ускорения. Устройство для измерения ускорения содержит пьезоэлектрическую систему, сейсмическую массу и систему предварительного напряжения, при этом сейсмическая масса имеет два элемента массы, положительные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются с первого элемента массы в качестве сигналов ускорения, отрицательные пьезоэлектрические заряды электрически снимаются со второго элемента массы в качестве сигналов ускорения.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к пульсоксиметру, использующему акселерометр для обнаружения пульса субъекта. Пульсометр для обнаружения пульса субъекта в соответствии со способом, содержит: основу, причем основа выполнена с возможностью расположения соответствующих вертикальных осей (ZR) и (ZL) акселерометров (41R) и (41L) перпендикулярно поверхности тела субъекта и расположения соответствующих продольных осей (XR) и (XL) и соответствующих поперечных осей (YR) и (YL) акселерометров (41R) и (41L) параллельно поверхности тела субъекта, многоосевые акселерометры (41R, 41L), прикрепленные к основе для генерирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов, отражающих измерение акселерометрами физиологического движения субъекта, создаваемого системой кровообращения, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения для генерирования сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, отражающих измерение акселерометрами (41R, 41L) постороннего движения субъекта, характеризующего движение тела или части тела субъекта, возникающее вследствие приложения силы, источник которой является посторонним по отношению к телу, относительно осей (42R, 42L) измерения ускорения, причем основа содержит носовой зажим, выполненный с возможностью установки акселерометров (41R, 41L) на носу субъекта, причем носовой зажим дополнительно включает поворотный носовой зажим, конструктивно выполненный с возможностью прикрепления акселерометров (41R, 41L) к правой и левой сторонам переносицы субъекта, посредством чего расположенная ниже носовая кость жестко поддерживает угловую ориентацию акселерометров (41R, 41L) относительно друг друга и относительно носа; и детектор пульса, функционально соединенный с многоосевыми акселерометрами (41R, 41L) для генерирования сигнала (PS) пульса как функции вертикальной ориентации осей (42R, 42L) измерения ускорения посредством суммирования сигналов (AZR, AZL) отличающихся режимов и удаления сигналов (AXR, AXL, AYR, AYL) общего режима, с возможностью использования векторов ускорения силы тяжести по осям (42R) и (42L) XYZ для определения угла между акселерометрами (41R) и (41L) или относительно отдельных базовых осей.

Изобретение относится к интегральным измерительным элементам величин угловой скорости и линейного ускорения. Сущность изобретения заключается в том, что интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр дополнительно содержит восемь дополнительных неподвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, шесть дополнительных подвижных электродов емкостных преобразователей перемещений, два подвижных электрода электростатических приводов, восемь неподвижных электродов электростатических приводов, двенадцать дополнительных опор, шестнадцать П-образных систем упругих балок, четыре Г-образные системы упругих балок, дополнительную инерционную массу, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно полупроводниковой подложки.

Изобретение относится к способам изготовления устройств для измерений сейсмического или акустического сигналов. Техническим результатом является повышение жесткости конструкции преобразующего элемента и его неподвижности относительно корпуса.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе проведения сейсмической съемки. Описано устройство для сейсмической съемки, содержащее корпус, ускоряемую массу, по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью обнаружения перемещения ускоряемой массы относительно корпуса, электронную схему, соединенную с упомянутым по меньшей мере одним датчиком и выполненную с возможностью получения и обработки выходного сигнала этого датчика, и источник питания, выполненный с возможностью подачи электрической энергии в электронную схему и представляющий собой составную часть ускоряемой массы.

Изобретение относится к области измерительной и микросистемной техники, а именно к интегральным измерительным элементам величин ускорения. Акселерометр содержит полуизолирующую подложку, основание неподвижного электрода, основание электростатического актюатора, якорную область подвижного электрода, технологический слой в области неподвижного электрода, технологический слой в области электростатического актюатора, упругий подвес, контактную область неподвижного электрода, контактную область электростатического актюатора, контактную область подвижного электрода, инерционную массу, неподвижный электрод, неподвижный электрод электростатического актюатора, контакт к подвижному электроду, подвижный электрод электростатического актюатора, подвижный электрод.

Изобретение относится к устройству (1) для измерения ускорения, содержащему пьезоэлектрическую систему (2), сейсмическую массу (3) и систему (4) предварительного напряжения.

Данное устройство имеет отношение к измерительной технике и предназначено для отработки элемента подачи в большом теннисе. Технический эффект, заключающийся в максимальной разрешающей способности измерительного устройства воспроизвести эталонное подбрасывание мяча, достигается за счёт того, что на свободной руке, подбрасывающей мяч, установлен датчик ускорения, где выход датчика подсоединён к входу спектроанализатора, снабжённого перестраиваемым полосовым фильтром с помощью сменяемых RC-цепочек, при этом серия подбрасываний сопровождается после очередных подбрасываний, за которыми следуют удары ракеткой по мячу, признанные как неберущиеся, принимаемые за эталонные, фиксацией ускорений подбрасывающей мяч руки вольтметром, подключённым к выходу спектроанализатора, с последующей сменой полосовых фильтров с центральными частотами, и так до тех пор, пока не будет выявлен такой полосовой фильтр с центральной частотой, при котором ускорение подбрасывающей мяч руки будет иметь максимальную величину.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при решении задач навигации, управления, гравиметрии. Акселерометр содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический преобразователь, N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифроаналоговый преобразователь, электромагнит, пробную массу.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при решении задач навигации, управления, гравиметрии. Акселерометр содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический преобразователь, N-разрядный аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, N-разрядный цифроаналоговый преобразователь, электромагнит, пробную массу.

Изобретение относится к микромеханическим акселерометрам, конкретно к электронным преобразователям, применяемым в акселерометрах с емкостным датчиком угла и магнитоэлектрическим датчиком момента.

Изобретение относится к области геофизических исследований и предназначено для измерения скорости движения грунта, объектов и элементов их конструкций в ближней зоне крупномасштабных взрывов зарядов химических взрывчатых веществ.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использован в системах ориентации и навигации для измерения ускорения. Технический результат – повышение точности измерения ускорения.

Изобретение относится к области измерительной и микросистемной техники, а именно к интегральным измерительным элементам величин ускорения. Акселерометр содержит полуизолирующую подложку, основание неподвижного электрода, основание электростатического актюатора, якорную область подвижного электрода, технологический слой в области неподвижного электрода, технологический слой в области электростатического актюатора, упругий подвес, контактную область неподвижного электрода, контактную область электростатического актюатора, контактную область подвижного электрода, инерционную массу, неподвижный электрод, неподвижный электрод электростатического актюатора, контакт к подвижному электроду, подвижный электрод электростатического актюатора, подвижный электрод.

Изобретение относится к области измерительной и микросистемной техники, а именно к интегральным измерительным элементам величин ускорения. Акселерометр содержит полуизолирующую подложку, основание неподвижного электрода, основание электростатического актюатора, якорную область подвижного электрода, технологический слой в области неподвижного электрода, технологический слой в области электростатического актюатора, упругий подвес, контактную область неподвижного электрода, контактную область электростатического актюатора, контактную область подвижного электрода, инерционную массу, неподвижный электрод, неподвижный электрод электростатического актюатора, контакт к подвижному электроду, подвижный электрод электростатического актюатора, подвижный электрод.

Использование: для создания устройств, преобразующих механическое движение в электрический сигнал. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления преобразующего элемента молекулярно-электронного датчика включает сборку преобразующего элемента в виде слоистой структуры из четырех сетчатых металлических электродов и расположенных между ними трех разделителей, при этом в качестве разделителей используют пластиковые разделители с выполненными в них отверстиями, при этом слоистую структуру нагревают до температуры размягчения материала пластиковых разделителей, контролируют приклеивание пластиковых разделителей, сохраняя зазор между электродами, и вклеивают в пластиковый держатель.

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в интегральных акселерометрах. Для измерения углового ускорения используется инерционная масса, на которую устанавливаются катушки датчика момента обратной связи и втулка с двумя регулировочными винтами, что позволяет увеличить ударопрочность, расширить частотный диапазон измерения углового ускорения. 1 ил.

Наверх