RU2489722C1 - Чувствительный элемент углового акселерометра - Google Patents
Чувствительный элемент углового акселерометра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489722C1 RU2489722C1 RU2011153655/28A RU2011153655A RU2489722C1 RU 2489722 C1 RU2489722 C1 RU 2489722C1 RU 2011153655/28 A RU2011153655/28 A RU 2011153655/28A RU 2011153655 A RU2011153655 A RU 2011153655A RU 2489722 C1 RU2489722 C1 RU 2489722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inertial mass
- angular
- sensitive element
- planar
- acceleration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в интегральных акселерометрах. Для измерения углового ускорения используется металлическое регулировочное кольцо, которое устанавливается на планарной инерционной массе, что позволяет увеличить порог чувствительности чувствительного элемента к угловому ускорению. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может применятся в интегральных акселерометрах.
Известен угловой акселерометр [1], содержащий планарную инерционную массу на упругих подвесах, датчик положения, крышку, основание, два постоянных магнита, компаратор, ключ и источник постоянного тока. Планарная инерционная масса выполнена из монокристаллического кремния в виде диска с оптическими щелями и размещена на упругих подвесах в зазоре между постоянными магнитами. На поверхности планарной инерционной массы радиально напылены токопроводящие дорожки, начала и концы которых соединены между собой напыленными токопроводящими кольцами. Каждое из колец токопроводами через упругие подвесы соединено с выходом ключа, к первому входу которого подключен источник постоянного тока, а ко второму входу подключен выход компаратора, к входу которого подключены выходы фотоприемников, а излучатели подключены к источнику постоянного тока. Магниты закреплены на основании и крышке, датчик положения выполнен из двух излучателей и двух фотоприемников.
Диск планарной инерционной массы совершает автоколебания под действием электромагнитных сил, создаваемых токопроводящими дорожками, и магнитов. Автоколебания осуществляются за счет компаратора, переключающего ключи, управляющие источником постоянного тока. Компаратор управляется за счет пар излучателей и фотоприемников, расположенных по оси чувствительности углового акселерометра.
Применение ключа и источника постоянного тока позволяет формировать на выходе ключа прямоугольные импульсы тока, постоянные по силе тока и частоте, а значит, и автоколебания, постоянные по амплитуде и частоте. При воздействии на датчик углового ускорения он работает следующим образом. При наличии ускорения по оси чувствительности датчика на чувствительную массу будет действовать дополнительный крутящий момент. В результате это приводит к уменьшению времени поворота. В итоге данные явления приведут к изменению длительности прямоугольных импульсов на выходе ключа. По изменению длительности прямоугольных импульсов судят об измеряемом ускорении.
Недостатком данного акселерометра является низкая чувствительность к измеряемому ускорению.
Известен датчик угловых ускорений [2], 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.
Наиболее близким к заявленному устройству является чувствительный элемент микросистемного акселерометра [3], 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.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение является увеличение порога чувствительности чувствительного элемента к полезному сигналу, т.е. к угловому ускорению. Для достижения поставленной задачи на чувствительном элементе, содержащем планарную инерционную массу, соединенную упругими подвесами с центральной опорой крепления, распложенную в центре тяжести планарной инерционной массы, согласно изобретению, закрепляют металлическое кольцо, на котором радиально расположено несколько пар регулировочных винтов.
При этом плоскость металлического кольца ортогональна плоскости планарной инерционной массы и оси ее углового поворота при деформации упругих подвесов.
Существенным отличием заявленного устройства по сравнению с известным является то, что наличие металлического кольца увеличивает массу планарной инерционной массы, а регулировочные винты существенно снижают влияние линейного ускорения и угловой скорости на планарную инерционную массу, что в совокупности увеличивает чувствительность чувствительного элемента к полезному сигналу.
Предлагаемый ЧЭ углового акселерометра иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2.
Пример реализации заявленного устройства
Планарная инерционная масса 1 соединена упругими подвесами 2 с центральной опорой крепления 3, расположенной в центре тяжести планарной инерционной массы 1. Металлическое кольцо 4 устанавливается на планарную инерционную массу 1 так, чтобы его ось совпадала с осью чувствительности 6 чувствительного элемента. На металлическом кольце расположены регулировочные винты 5 с возможностью перемещения при помощи резьбового соединения по радиусу металлического кольца.
Устройство работает следующим образом. При действии измеряемого углового ускорения планарная инерционная масса 1, в составе металлического кольца 4 и регулировочных винтов 5, поворачивается на некоторый угол, величина которого зависит от жесткости упругих подвесов 2. Измеряя отклонения планарной инерционной массы можно определить действующее угловое ускорение.
Регулировка осуществляется следующим образом. Регулировочными винтами 5 сводят центр тяжести чувствительного элемента к его оси чувствительности, тем самым исключая влияние линейного ускорения. Устранение влияния угловой скорости производят теми же регулировочными винтами 5, уравнивая моменты инерции по осям, ортогональным оси чувствительности 6, при этом центр тяжести чувствительного элемента не перемещается. Введение металлического кольца позволило увеличить чувствительность к полезному сигналу, а введение регулировочных винтов уменьшить степень влияния вредных воздействующих факторов.
Источники информации
1. Патент РФ №2399915, МПК G01P 15/08, 2009.04.28.
2. Патент США №5349858 МПК G01P 15/08, 1994.
3. Патент РФ №2426134, МПК G01P 15/08, 2006.01 (ближайший аналог).
Claims (1)
- Чувствительный элемент углового акселерометра, содержащий планарную инерционную массу, соединенную упругими подвесами с центральной опорой крепления, расположенной в центре тяжести инерционной массы, отличающийся тем, что на инерционной массе закреплено металлическое кольцо, на котором радиально расположено несколько пар регулировочных винтов, при этом плоскость металлического кольца ортогональна плоскости планарной инерционной массы и оси ее углового поворота при деформации упругих подвесов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153655/28A RU2489722C1 (ru) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | Чувствительный элемент углового акселерометра |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153655/28A RU2489722C1 (ru) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | Чувствительный элемент углового акселерометра |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011153655A RU2011153655A (ru) | 2013-07-10 |
RU2489722C1 true RU2489722C1 (ru) | 2013-08-10 |
Family
ID=48787301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011153655/28A RU2489722C1 (ru) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | Чувствительный элемент углового акселерометра |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2489722C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710100C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-12-24 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Чувствительный элемент углового акселерометра |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU879474A1 (ru) * | 1980-01-04 | 1981-11-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Строительству Магистальных Трубопроводов | Устройство дл измерени угловых ускорений |
US5349858A (en) * | 1991-01-29 | 1994-09-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Angular acceleration sensor |
US5635739A (en) * | 1990-02-14 | 1997-06-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Micromechanical angular accelerometer with auxiliary linear accelerometer |
RU22331U1 (ru) * | 2001-07-30 | 2002-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "ГИРООПТИКА" | Микромеханический акселерометр |
US6393914B1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-05-28 | Delphi Technologies, Inc. | Angular accelerometer |
RU2399915C1 (ru) * | 2009-04-28 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Угловой акселерометр |
RU2426134C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Чувствительный элемент микросистемного акселерометра |
-
2011
- 2011-12-27 RU RU2011153655/28A patent/RU2489722C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU879474A1 (ru) * | 1980-01-04 | 1981-11-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Строительству Магистальных Трубопроводов | Устройство дл измерени угловых ускорений |
US5635739A (en) * | 1990-02-14 | 1997-06-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Micromechanical angular accelerometer with auxiliary linear accelerometer |
US5349858A (en) * | 1991-01-29 | 1994-09-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Angular acceleration sensor |
US6393914B1 (en) * | 2001-02-13 | 2002-05-28 | Delphi Technologies, Inc. | Angular accelerometer |
RU22331U1 (ru) * | 2001-07-30 | 2002-03-20 | Акционерное общество закрытого типа "ГИРООПТИКА" | Микромеханический акселерометр |
RU2399915C1 (ru) * | 2009-04-28 | 2010-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Угловой акселерометр |
RU2426134C1 (ru) * | 2009-11-16 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Чувствительный элемент микросистемного акселерометра |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710100C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-12-24 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Чувствительный элемент углового акселерометра |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011153655A (ru) | 2013-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9278847B2 (en) | Microelectromechanical gyroscope with enhanced rejection of acceleration noises | |
Wang et al. | A MEMS resonant accelerometer for low-frequency vibration detection | |
EP3120158B1 (en) | Accelerometers | |
US20130192363A1 (en) | Vibration Robust X-Axis Ring Gyro Transducer | |
CN109642915A (zh) | 复合振动平面内加速度计 | |
KR101927647B1 (ko) | 3축 mems 자이로스코프 | |
JP2015187613A (ja) | 振動摂動の時間領域測定のための装置および方法 | |
KR20130094203A (ko) | 운동을 감지하기 위한 마이크로 자이로스코프 | |
EP3598146B1 (en) | Microelectromechanical device for out-of-plane motion detection | |
TW201339082A (zh) | 振動容限的加速感測器結構 | |
CN112213520B (zh) | 高准确度且对温度和老化具有低灵敏度的mems加速度传感器 | |
RU2489722C1 (ru) | Чувствительный элемент углового акселерометра | |
RU2399915C1 (ru) | Угловой акселерометр | |
JP5759154B2 (ja) | 面外櫛形駆動の加速度計 | |
US6895819B1 (en) | Acceleration sensor | |
RU2710100C1 (ru) | Чувствительный элемент углового акселерометра | |
CN107532903B (zh) | 转动速率传感器和方法 | |
RU55148U1 (ru) | Микромеханический осевой акселерометр | |
CN105259370A (zh) | 一种基于mems线加速度计的角加速度测量装置 | |
RU2800399C1 (ru) | Чувствительный элемент углового акселерометра | |
RU2519833C2 (ru) | Способ градуировки пъезоэлектрического акселерометра на низких частотах и устройство для его осуществления | |
JP2021060280A (ja) | 電圧センサ | |
KR101306877B1 (ko) | 내부감지전극을 갖는 튜닝포크형 자이로스코프 | |
Tocchio et al. | Electro-mechanical chopping & modulation of acceleration: The geometry-modulated accelerometer | |
RU2533750C1 (ru) | Способ измерения динамических характеристик кварцевого маятникового акселерометра (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201228 |