II. Акселерометры. (вернуться к оглавлению)

1. Теоретические обоснования.

Составляющие части акселерометра:

Корпус конструкционный узел, объединяющий все элементы в единый узел. Должен иметь нагружаемую базовую поверхность, должен гарантировать однозначную ориентацию оси чувствительности относительно внешних поверхностей. Должен герметизировать внутренние механизмы. Внутри может быть заполнен жидкостью или газом, или вакуумом. Корпус также должен экранировать внутренние элементы схемы от внешних электромагнитных наводок.

2. Электрокинематическая схема осевого акселерометра.

(вернуться к оглавлению)

П

Y

рибор, измеряющий ускорение в проекции на ось чувствительности.

Ry

±a

Z

M(Qy+qy)

1. ЧЭ с массой m

2. Подвес массы – узел подвеса (устройство, обеспечивающее Ч.Э. количеством степеней свободы относительно корпуса 3)

3. Корпус

4. Датчик положения смещения относительно корпуса (преобразователь механического перемещения в электрический сигнал)

5. Усилитель

6. Задатчик силы на Ч.Э. Fy=C*x, где С - жесткость.

7. Устройство демпфирования колебаний массы. Fg=K_d*x, где K_d -коэффициент демпфирования.

Запишем уравнения статики для всех 3х осей:

∑F_x=0;

∑F_y=0;

∑F_z=0;

m (Q_y+q_y)=R_y ; R_y=C_y*Δy

m(a_z+q_z)=R_z ; R_z=C_z*Δz

∑Fx=0; Fu+Fy+Fg = Fвнешн.

;

При всяком движении вдоль оси X возникает сопротивление.

[H] - поделим на m

Запишем уравнение в приведенном виде в форме удельных сил:

[м/с²], где:

- собственная круговая частота недемпфированных колебаний

[1/c] [Гц]

ξ - коэффициент демпфирования.

Возникающие колебания будут состоять из свободных и вынужденных.

Свободные колебания:

При r₁ и r₂ мнимых и ξ=0 будет чисто колебательный процесс без затуханий.

П=Сx²/2

Eк=mV²/2

Полная энергия колебаний: Eполн=Eк+П.

ξ>1

Затухающие колебания, наблюдаемые в системе.

Составим структурную схему которая определяет как структуру схемы так и физические процессы.

Здесь элементами являются:

1. m - масса, функционально необходимый элемент, которая воспринимает ускорение(ЧЭ) F=ma.

2. упругие связи

3. преобразователь смещение, доступное для дальнейшей обработки, в форме допускающую обработку. ДП(датчик перемещения)

4. Демпфер

5. Усилительный преобразователь. К_у

К остальным элементам относятся: корпус, устройства поддержания заданной температуры и т.д.

3. Кинематическая схема маятникового акселерометра.

(вернуться к оглавлению)

Чувствительный элемент - маятник совершающий угловое движение.

Y - ось подвеса маятника, имеющий степень свободы относительно нее маятник поворачивается на угол α.

m - центр тяжести, на расстоянии l_y от подвеса.

U₁ - сигнал с потенционнометрического преобразователя, Д_у, угла в сигнал

Д_м - датчик момента.

Для Д_м: М_у=K_gm*i

Для Д_у: U₁=K_gy*α

U_вых = R_н*i

А для прошлого рисунка, т.е. схемы компенсационного акселерометра, необходимо введение обратной связи.

K_ос - коэффициент обратной связи