2. Электрокинематическая схема осевого акселерометра.

(вернуться к оглавлению)

Прибор, измеряющий «кажущееся» ускорение в проекции на ось x чувствительности.

Y

±a_x

R_y

Z

m(g_y+ q_y)

Рис. Электрокинематическая схема акселерометра

(поместить на стр. 7, дополнить необходимое, согласовать тексты)

Понятние осевой – чувствительный элемент массы может двигаться поступательно (по оси х)

Позициями на рис. обозначены:

1. ЧЭ с массой - m

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

3. Корпус

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

5. Усилитель

6. Задатчик силы воздействия на ЧЭ со стороны упругих связей: F_у=C_xx, где С_x – жесткость упругих элементов.

7. Устройство демпфирования колебаний массы ЧЭ: F_д=K_дx, где K_д -коэффициент демпфирования.

Уравнение статического равновесия ЧЭ осевого акселерометра в общем виде в соответствии с законами кинетостатики может быть представлено:

∑F_y=0; m (g_y+a_y)=R_y ; R_y=C_y*Δy

∑F_z=0; m(g_z+a_z)=R_z ; R_z=C_z*Δz

∑F_x=0; F_и+F_у+F_g = F_внешн.

;

.

Уравнение движения ЧЭ относительно оси Х примет вид:

, [H] .

Это же уравнение в форме удельных сил:

, [м/с²],

где: -

- - собственная круговая частота недемпфированных колебаний;

- [1/c], [Гц];

- ξ – относительный коэффициент демпфирования.

Возникающие колебания будут состоять из свободных и вынужденных.

Вид свободных колебаний определяется видом корней характеристического уравнения:

.

При чисто мнимых корнях - r₁ и r₂, что будет иметь место при ξ=0, будет чисто колебательный процесс без затухания (консервативная система).

Полный запас энергии системы остается постоянным:

Е_к + П =Constant,

где - E_к=mV²/2,

- П=Сx²/2.

На рис. Иллюстрируется процесс незатухающих колебаний ЧЭ такой консервативной системы.

На рис. Показан переходный процесс для случая .

П=Сx²/2

E_к=mV²/2

Рис.

0< <1

Рис.

Затухающие колебания, наблюдаемые в системе.

Структурная схема осевого акселерометра

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

Рис.

Уравнение движения ЧЭ определяется из ( ):

,

Здесь элементами являются:

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

2. с_|x – жесткость упругих связей;

3. К_дп – коэффициент датчика перемещения ЧЭ. Точки, зоны ЧЭ, доступной для наблюдения и преобразования в электрическую форму, допускающую последующую обработку.

4. К_д – коэффициент демпфирования;

5. К_у – коэффициент передачи усилителя-преобразователя.

Узел 2, который не нашел отражения в функциональных элементах структуры, ограничивает степень свободы ЧЭ относительно корпуса(это узел подвеса).

Подвесы могут быть контактные и упругие.

Корпус должен быть изолирован от внешней среды, должен быть герметичным. Иногда требуется, что бы он был термостатом. В корпусе должен быть термовводы