SU1620944A1 - Electrostatic accelerometer - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  ускорений подвижных объектов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  регулировани  диапазона измерений путем изменени  площади электродов обратною электростатического преобразовател . Устройство содержит ма тник на упругом ПОБО- се, неподвижные электроды, содержащие электроды датчика положени  и обратного преобразовател , электронный усилитель, коммутирующее устройство. Регулировка диапазона измерений достигаетс  коммутацией определенных лар электродов, на которые разделены электроды обратного электростатического преобразовател . 2 ил.The invention relates to a measurement technique and is intended to measure the accelerations of moving objects. The purpose of the invention is to enhance the functionality by providing adjustment of the measurement range by changing the area of the electrodes of the reverse electrostatic converter. The device contains a tandem on an elastic PDE, stationary electrodes containing electrodes of a position sensor and an inverter, an electronic amplifier, a switching device. Adjustment of the measurement range is achieved by switching certain electrodes of the electrodes into which the electrodes of the inverse electrostatic converter are divided. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  ускорений подвижных объектов,The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the accelerations of moving objects,

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  регулировани  диапазона измерений путем изменени  площади электродов обратного электростатического преобразовател .The purpose of the invention is to expand the functionality by providing adjustment of the measurement range by changing the area of the electrodes of the reverse electrostatic transducer.

На фиг. 1 представлен электростатический акселерометр; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.FIG. 1 shows an electrostatic accelerometer; FIG. 2 is a section A-A in FIG. one.

Электростатический акселерометр содержит ма тник 1 на упругом подвесе в виде балки из монокристаллического электропроводного материала, неподвижные электроды 2, симметрично расположенные по разные стороны ма тника, состо щие из электродов емкостного датчика 3 положени  и электродов обратного электростатиче- ского преобразовател  4. Электроды обратного электростатического преобразовател  4 выполнены в виде нескольких элек- тродов, причем площади каждойThe electrostatic accelerometer contains a mannik 1 on an elastic suspension in the form of a beam made of a single-crystal electrically conductive material, stationary electrodes 2 symmetrically located on opposite sides of the artist, consisting of electrodes of a capacitive sensor 3 position and electrodes of an inverse electrostatic converter 4. Electrodes of a reverse electrostatic converter 4 are made in the form of several electrodes, and the areas of each

симметричной парь- электродов равны и пропорциональны диапазону измерений.symmetric par-electrodes are equal and proportional to the measurement range.

Кроме описанных узпов и деталей, акселерометр имеет емкостный датчик положени , электростатический обратный преобразователь, электронный усилитель. Эти узлы образуют контур компенсации цепи обратной св зи акселерометра.In addition to the described components and parts, the accelerometer has a capacitive position sensor, an electrostatic inverse transducer, and an electronic amplifier. These nodes form the compensation loop of the accelerometer feedback circuit.

Акселерометр работает следующим образом .The accelerometer works as follows.

При действии вдоль оси чувствительности измер емого ускорени  ма тник 1 отклон етс  в сторону, противоположную направлению ускорени . Ма тник 1 з монокристаллического электропроводного материала и электроды емкостного датчика 3 положени  образуют дифференциальный конденсатор, изменение емкости которого преобразуетс  в электрический сигнал и усиливаетс . Напр жение, пропорциональное измер емому ускорению, подаетс  на электроды обратного электростатического преобразовател  4, создава  усилие, стрем щеес  вернуть ма тник 1 в исходное поОWhen acting along the sensitivity axis of the measured acceleration, the pendulum 1 deviates in the direction opposite to the acceleration direction. The mast 1 of a monocrystalline electrically conductive material and the electrodes of the capacitive 3 position sensor form a differential capacitor, the change in capacitance of which is converted into an electrical signal and amplified. A voltage proportional to the measured acceleration is applied to the electrodes of the inverse electrostatic transducer 4, creating a force that tends to return the tandem 1 to its original position.

ю о юyoo yu

Јь NN

ложение. Величина усили , действующего на ма тник 1, определ етс  какa lie. The magnitude of the force acting on the symbol 1 is defined as

Р К S -Е -U,1ЛP K S -E -U, 1L

(1) (one)

где К - коэффициент пропорциональности;where K is the proportionality coefficient;

S - площадь электродов обратного электростатического преобразовател  4;S is the area of electrodes of the inverse electrostatic converter 4;

Е - посто нное напр жение, подаваемое на электроды 4;E is the constant voltage applied to the electrodes 4;

U - напр жение, пропорциональное измер емому ускорению;U is the voltage proportional to the measured acceleration;

д - рассто ние между ма тником 1 и одним из электродов 4.d is the distance between the pilot 1 and one of the electrodes 4.

Как видно из уравнени  (1), величина компенсирующего усили  определ етс  величинами Е и S при посто нно действующем ускорении.As can be seen from equation (1), the magnitude of the compensating force is determined by the values of E and S with constant acceleration.

Изменение посто нного напр жени  Е, подаваемого на электроды А обратного электростатического преобразовател ,-ограничено причинами как конструктивного, так и схематического характера, а также св зано с дополнительными аппаратурными затратами.A change in the DC voltage E applied to the electrodes A of the inverse electrostatic converter is limited by both structural and schematic reasons, as well as associated with additional hardware costs.

Следовательно, подключа  в определенной комбинации симметричные пары электродов 4 к коммутирующему устройству (не показано), регулируют компенсирующее усилие и диапазон измерений акселерометра .Therefore, connected in a certain combination of symmetric pairs of electrodes 4 to a switching device (not shown), adjust the compensating force and the measurement range of the accelerometer.

Предлагаемый электростатический акселерометр по сравнению с известным позвол ет проводить регулировку диапазона измерений, что достигаетс  коммутацией определенных пар электродов, на которыеThe proposed electrostatic accelerometer, in comparison with the known, allows adjustment of the measurement range, which is achieved by switching certain pairs of electrodes to which

00

5five

00

66

00

5five

разделены электроды обратного электростатического преобразозател .electrodes of the reverse electrostatic converter are separated.

Claims (1)

Формула изобретени  Электростатический акселерометр, содержащий подвижный электрод-ма тник на упругом подвесе в виде балки из монокристаллического электропроводникового материала , неподвижные симметрично расположенные по разные стороны ма тника электроды емкостного датчика положени  и обратного электростатического преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  регулировани  диапазона измерений путем изменени  площади электродов обратного электростатического преобразовател , каждый электрод обратного электростатического преобразовател  выполнен секционированным, причем кажда  секци  подключена к коммутирующему устройству, а площади каждой симметричной пары секций равны и определ ютс  соотношением 0 К F Ё UThe invention The electrostatic accelerometer, containing a movable tilting electrode on an elastic suspension in the form of a beam of single-crystal conductive material, is fixed symmetrically located on opposite sides of the electrode electrodes of a capacitive position sensor and a reverse electrostatic transducer, characterized in that by adjusting the measurement range by changing the area of the electrodes of the reverse electrostatic the transmitter, each electrode of the inverse electrostatic converter is made sectioned, each section is connected to a switching device, and the areas of each symmetric pair of sections are equal and are determined by the ratio 0 K F U Ьд2HD2 где К - коэффициент пропорциональности;where K is the proportionality coefficient; F - величина компенсирующего усили ;F - the value of the compensating force; Е - посто нное напр жение, подаваемое на электроды обратного преобразовател ;E is a constant voltage applied to the electrodes of the inverter; U - напр жение, пропорциональное измер емому ускорению;U is the voltage proportional to the measured acceleration; д - рассто ние между ма тником и одним из электродов обратного преобразовател .e is the distance between the man and one of the inverse transducer electrodes. АBUT Фиг. 1FIG. one Редактор А.Огар Заказ 4243Editor A. Ogar Order 4243 Составитель Т.Макарова Техред М.МоргенталCompiled by T. Makarova Tehred M. Morgental Корректор С.ШекмарProofreader S. Shekmar ТиражCirculation ПодписноеSubscription ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035. Moscow, Zh-35, 4/5 Raushsk nab. А-АAa АBUT Фиг. 2FIG. 2 Корректор С.ШекмарProofreader S. Shekmar ПодписноеSubscription