+

SU1679395A1 - Compensatory pendulous accelerometer - Google Patents

Compensatory pendulous accelerometer Download PDF

Info

Publication number
SU1679395A1
SU1679395A1 SU894734607A SU4734607A SU1679395A1 SU 1679395 A1 SU1679395 A1 SU 1679395A1 SU 894734607 A SU894734607 A SU 894734607A SU 4734607 A SU4734607 A SU 4734607A SU 1679395 A1 SU1679395 A1 SU 1679395A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
accelerometer
rings
electrodes
angle sensor
sensing element
Prior art date
Application number
SU894734607A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Феодосьевич Коновалов
Геннадий Михайлович Новоселов
Инна Ивановна Медведева
Александр Александрович Трунов
Олег Иванович Садовский
Original Assignee
Мгту Им.Н.Э.Баумана
Научно-исследовательский институт прикладной механики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мгту Им.Н.Э.Баумана, Научно-исследовательский институт прикладной механики filed Critical Мгту Им.Н.Э.Баумана
Priority to SU894734607A priority Critical patent/SU1679395A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1679395A1 publication Critical patent/SU1679395A1/en

Links

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к компенсационным линейным акселерометрам, предназначенным дл  работы в составе инерциальных навигационных систем. Цель изобретени  - повышение точности измерени  ускорений. В процессе измерени  ускорений кремниевое основание чувствительного элемента отклон етс . При этом измен етс  емкость датчика угла, образованного основанием и электродами, расположенными на корпусных кольцах. В процессе сборки электроды - секторы настроечных емкостей, расположенных на платах внешних торцов магнитолроводов, отсоедин ютс  путем устранени  перемычек между ними. Выходной сигнал датчика угла через электронный усилитель подаетс  в виде тока обратной св зи в катушки датчика момента. В результате чувствительный элемент возвращаетс  в исходное положение . 5 з.п. ф-лы, 9 ил.This invention relates to compensatory linear accelerometers intended for operation as part of inertial navigation systems. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of accelerations. During the measurement of the accelerations, the silicon base of the sensing element is deflected. This changes the capacitance of the angle sensor formed by the base and the electrodes located on the housing rings. In the process of assembling, the electrodes — sectors of the tuning capacitances located on the plates of the outer ends of the magnetic conductors, are disconnected by removing the jumpers between them. The output of the angle sensor through the electronic amplifier is fed as a feedback current to the coils of the torque sensor. As a result, the sensing element returns to its original position. 5 hp f-ly, 9 ill.

Description

(L

сwith

Изобретение относитс  к измерению параметров движени , в частности к компенсационным измерител м линейных ускорений , предназначенным дл  работы в составе инерциальных навигационных систем .The invention relates to the measurement of motion parameters, in particular, to compensating linear acceleration meters, intended for operation as part of inertial navigation systems.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  ускорений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of accelerations.

На фиг. 1 представлен предлагаемый акселерометр; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - акселерометр, вариант выполнени ; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - соединение корпусных колец со стойками; на фиг. 7 - вид Д на фиг. 4; на фиг. 8 - корпусное кольцо, вариант выполнени , разрез Е-Е; на фиг. 9 - электрическа  схема датчика угла акселерометра.FIG. 1 shows the proposed accelerometer; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. one; in fig. 4 — accelerometer, embodiment; in fig. 5 shows a section B-B in FIG. one; in fig. 6 - connection of case rings with racks; in fig. 7 is a view of D in FIG. four; in fig. 8 - case ring, embodiment, section EE; in fig. 9 is an electrical diagram of an accelerometer angle sensor.

Акселерометр имеет разъемный корпус, состо щий из двух половин 1 и 2, ма тниковый чувствительный элемент 3, балки 4 упругого подвеса чувствительного элемента, несущую рамку 5 и корпусные кольца 6 и 7. Основание 8 чувствительного элемента, балочки 4 упругого подвеса и несуща  рамка 5 выполнены из единой пластины монокристалла кремни . Корпусные кольца 6 и 7 изготовлены из ситала или поликора - материалов , имеющих такой же коэффициент температурного расширени , что и кремний .The accelerometer has a split housing consisting of two halves 1 and 2, an antenna sensitive element 3, beams 4 of the elastic suspension of the sensitive element, carrier frame 5 and case rings 6 and 7. The base 8 of the sensitive element, beam 4 of the elastic suspension and carrier frame 5 made of a single plate of silicon single crystal. Body rings 6 and 7 are made of sitala or policor - materials that have the same coefficient of thermal expansion as silicon.

Кремниевое основание 8 чувствительного элемента 3  вл етс  подвижным электродом (ротором) емкостного датчика угла. Неподвижные (статорные) электроды 9 и 10 имеют U-образную. форму и расположены на корпусных кольцах 6 и 7 соответственно на стороне , обращенной к основанию 8 чувствительного элемента. Ситал (поликор)  вл етс  диэлектриком, и электроды 9 и 10 образуютс  напылением металла (наприо VI о со о елThe silicon base 8 of the sensing element 3 is a moving electrode (rotor) of a capacitive angle sensor. Stationary (stator) electrodes 9 and 10 are U-shaped. form and are located on the body rings 6 and 7, respectively, on the side facing the base 8 of the sensing element. Sital (policore) is a dielectric, and electrodes 9 and 10 are formed by spraying a metal (for example, VI

мер, никел , алюмини , золота) на поверхность корпусных колец.measures, nickel, aluminum, gold) on the surface of the body rings.

Несуща  рамка 5 базируетс  на корпусные кольца 6 и 7 посредством платикое 11, имеющих высоту 15-20 мкм. Верхние плоскости платиков 11 покрыты м гким металлом , например, золотом. Корпусные кольца акселерометра соединены между собой стойками 12 из ситала (поликора) и имеют отверсти  13, расположенные напротив технологических перемычек 14. Кольца 6 и 7 соприкасаютс  с половинами 1 и 2 разьем- ного корпуса по плоскост м возвышений 15. На корпусных кольцах 6 и 7 со стороны, противоположной основанию 8 чувствительного элемента, расположены электроды - платики 16 настроечных емкостей. Они соединены с общим проводником 17 разрушаемыми переходами 18 и включены параллельно рабочим емкост м датчика угла.The carrier frame 5 is based on the body rings 6 and 7 by means of a plate 11 having a height of 15-20 µm. The upper planes of the plates 11 are covered with a soft metal, for example, gold. The accelerometer case rings are interconnected by racks 12 of a sieve (policor) and have openings 13 located opposite the technological jumpers 14. Rings 6 and 7 are in contact with halves 1 and 2 of the split housing along elevation planes 15. On hull rings 6 and 7 on the side opposite to the base 8 of the sensing element, there are electrodes - platics 16 tuning capacitors. They are connected to common conductor 17 by breakable junctions 18 and are connected in parallel with the working capacitance of the angle sensor.

На основании 8 чувствительного элемента 3 через переходные втулки 19 установлены катушки 20 и 21 магнитоэлектрического датчика момента. Ток обратной св зи к подвижным катушкам 20 и 21 подводитс  по проводникам 22, напыленным через балочки 4 упругого подвеса. Возможен также вариант выполнени  проводников 22 в виде свободно вис щих ленточных токоподводов. Статоры датчика образуютс  посто нными магнитами 23 и 24, полюсными наконечниками 25 и 26 и магнитопроводами, каковыми  вл ютс  половины 1 и 2 разьемного корпуса акселерометра . Электроды-секторы 27 настроечных емкостей расположены на платах 28, укрепленных на внешних торцах магнитопрово- дов. Вторым электродом настроечной емкости  вл етс  магнитопровод (фиг, 6). Половины 1 и 2 разъемного корпуса прибора имеют сквозные отверсти  29, расположенные (как и отверсти  13 в кольцах 6 и 7) напротив технологических перемычек 14.On the basis of the 8 sensitive element 3 through the transition sleeve 19 installed coil 20 and 21 of the magnetoelectric moment sensor. The feedback current to the moving coils 20 and 21 is supplied through conductors 22 sprayed through the beams 4 of the elastic suspension. An embodiment of the conductors 22 in the form of free-hanging strip current leads is also possible. The sensor stators are formed by permanent magnets 23 and 24, pole pieces 25 and 26, and magnetic conductors, which are the halves 1 and 2 of a detachable accelerometer housing. The electrode sectors 27 of the tuning capacitors are located on the boards 28 fastened at the outer ends of the magnetic conductors. The second electrode of the tuning capacitance is the magnetic circuit (Fig. 6). The halves 1 and 2 of the split housing of the device have through holes 29 located (as well as holes 13 in rings 6 and 7) opposite technological jumpers 14.

Половины корпуса акселерометра с установленным между ними сообразным узлом (состо щим из корпусных колец б и 7, стоек 12, несущей рамки 5 и чувствительного элемента 3) соедин ютс  между собой в единое целое известными способами: либо кольцом, либо специальной втулкой (3, 4),The halves of the accelerometer case with an appropriate assembly between them (consisting of case rings B and 7, struts 12, carrier frame 5 and sensor 3) are interconnected into a single whole by known methods: either a ring or a special sleeve (3, 4 ),

Выходной сигнал датчика угла через электронный усилитель 27 подаетс  в виде тока обратной св зи в катушки 20 и 21 датчика момента.The output of the angle sensor through the electronic amplifier 27 is supplied as a feedback current to the coils 20 and 21 of the torque sensor.

Акселерометр работает следующим образом .The accelerometer works as follows.

При наличии выходного ускорени  а по измерительной оси rj прибора ма тниковый чувствительный элемент 3 отклон етс  под действием инерционного момента т|аIn the presence of output acceleration and on the measuring axis rj of the instrument, the end sensor 3 is deflected under the action of the inertial moment m | a

Последовательно включенные датчики угла, усилитель 30 и датчик момента создают момент , уравновешивающий инерционный. Падение напр жени  Квых на эталонном резисторе НЭт  вл етс  выходным сигналом акселерометра.The successively included angle sensors, amplifier 30 and moment sensor create moment balancing inertia. A voltage drop across the reference resistor, NET, is an accelerometer output signal.

Особенностью сборки и регулировки акселерометра  вл етс  следующее.A feature of the assembly and adjustment of the accelerometer is the following.

На кремниевую деталь (содержащуюOn the silicon part (containing

0 рамку 5, основание 8, балочки 4 и неразрушенные технологические перемычки 14), а конкретнее на основание 8 устанавливают втулки 19с укрепленными на них катушками 20 и 21. Далее производитс  распайка элек5 трической цепи датчика момента: проводник 22 - катушка 20 - катушка 21 - проводник 22 (фиг. 5).0 frame 5, base 8, beams 4 and intact technological jumpers 14), and more specifically, base sleeves 19c are mounted on the sleeves 19c with coils 20 and 21 fixed to them. Next, torque sensor electrical circuit is made: conductor 22 - coil 20 - coil 21 - conductor 22 (Fig. 5).

В технологическое приспособление устанавливаютс  корпусное кольцо 7, триA casing ring 7, three

0 стойки 12, кремниева  деталь с собранным0 stand 12, silicon part with assembled

чувствительным элементом и корпусноеsensitive element and body

кольцо 6. Термокомпрессорной сваркойring 6. Thermocompressor welding

стойки 12 свариваютс  с кольцами б и 7.racks 12 are welded with rings b and 7.

Возможен конструктивный вариант вы5 полнени  корпусного кольца 6 (7), при котором место контакта кольца с платиком 11 кремниевой несущей рамки 5 выполнено согласно фиг. 8A constructive option is possible for the extraction of the body ring 6 (7), in which the place of contact of the ring with the plate 11 of the silicon carrier frame 5 is made according to FIG. eight

Несуща  рамка 5 подпружиниваетс Bearing frame 5 is spring loaded

0 между корпусными кольцами 6 и 7 за счет упругих деформаций консольных выступов, вырезанных в кольцах. Эти упругие деформации возникают во врем  выполнени  технологической операции термокомпрес5 сионной сварки корпусных колец 6 и 7 и стоек 12 в единый сборочный узел.0 between the body rings 6 and 7 due to the elastic deformations of the cantilever projections cut into the rings. These elastic deformations occur during the execution of the technological operation of thermocompression welding of the body rings 6 and 7 and the uprights 12 into a single assembly.

Стойка 12 (фиг. 6) выполнена в виде трех консольных выступов, соединенных общим основанием. При проведении термокомп0 рессионной сварки консольные выступы принудительно раздвигаютс , а после окончани  этой технологической операции выступы сжимаютс , ст гива  корпусные кольца б и 7 и расположенную между нимиHour 12 (Fig. 6) is made in the form of three cantilever protrusions connected by a common base. When carrying out thermocomplex welding welding, the cantilever protrusions are forcibly moved apart, and after the end of this technological operation the protrusions are compressed, shrinking the housing rings b and 7 and located between them

5 рамку 5.5 frame 5.

В первом варианте предлагаемого акселерометра собранный таким образом узел ма тникового чувствительного элемента с датчиком угла устанавливаетс  вертикальноIn the first version of the accelerometer according to the invention, the node of the math sensor with the angle sensor assembled in this way is mounted vertically.

0 (ось р направлена вниз), запитываетс  цепь датчика угла и разрушением переходов 18 настраиваетс  минимальный (нулевой) сигнал датчика угла.0 (the p axis is downward), the angle sensor circuit is energized and the minimum (zero) signal of the angle sensor is tuned by destroying the transitions 18.

После этого через отверсти  13 в кор5 пусных кольцах пережигаютс  технологические перемычки 14.Thereafter, technological jumpers 14 are burned through the holes 13 in the core rings.

Во втором варианте акселерометра после сборки прибора акселерометр устанавливаетс  осью р вниз и разрушениемIn the second version of the accelerometer, after the instrument is assembled, the accelerometer is installed with the p axis downward and destruction

переходов 18 между секторами 27 и общим проводником 17 (фиг. 7), настраиваетс  датчик угла. После этого через отверсти  29 и 13 пережигаютс  технологические перемычки 14 и производитс  окончательна  сборка акселерометра.transitions 18 between sectors 27 and common conductor 17 (FIG. 7), an angle sensor is configured. After that, technological openings 14 are burned through holes 29 and 13 and the accelerometer is finally assembled.

Таким образом, предлагаемый акселерометр позвол ет совмещать положение чувствительного элемента, в котором балоч- ки его упругого подвеса недефермированы, с положением, в котором датчик угла имеет нулевой сигнал. Это повышает точность работы акселерометра.Thus, the proposed accelerometer makes it possible to combine the position of the sensing element, in which the beams of its elastic suspension are undefermented, with the position in which the angle sensor has a zero signal. This improves the accuracy of the accelerometer.

Claims (6)

Формула изобретени  1. Компенсационный ма тниковый ак- селерометр, содержащий разъемный корпус , выполненный в виде двух магнитных систем, расположенный в нем на упругом балочном подвесе ма тниковый пластинчатый чувствительный элемент, дифференци- альный емкостный датчик угла с роторными и статорными пластинами, усилитель обратной св зи и сдвоенный магнитоэлектрический датчик момента, при этом основание чувствительного элемента, балочки упруго- го подвеса и корпусна  рамка выполнены из единой пластины материала с малым гистерезисом , а корпусна  рамка устанавливаетс  в половинах корпуса через корпусные кольца, изготовленные из материала с та- ким же коэффициентом температурного расширени , что и пластина чувствительного элемента, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, пластина чувствительного элемента изго- товлена из монокристаллического кремни ,Claim 1. Compensation accelerometer accelerometer containing a split housing made in the form of two magnetic systems, located on it on an elastic beam suspension pendulum plate sensing element, differential capacitive angle sensor with rotary and stator plates, reverse-booster amplifier zi and dual magnetoelectric torque sensor, while the base of the sensing element, the beams of the elastic suspension and the frame are made of a single plate of material with a small hysteresis and the frame is installed in the half of the body through case rings made of a material with the same coefficient of temperature expansion as the sensitive element plate, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the sensitive element plate is made of monocrystalline silicon. , 2525 2323 гоgo 16/ ZY16 / ZY корпусные кольца соединены между собой стойками, статорные электроды емкостного датчика угла расположены на корпусных кольцах на стороне, обращенной к основанию чувствительного элемента, в корпусных кольцах выполнены сквозные отверсти , расположенные напротив технологических перемычек пластины чувствительного элемента , при этом в акселерометр введены емкости, включенные параллельно рабочим емкост м датчика угла, причем электроды настроечных емкостей выполнены в виде пластин, соединенных с общим проводником разрушаемыми переходами.case rings are interconnected by pillars, the stator electrodes of a capacitive angle sensor are located on the case rings on the side facing the base of the sensing element; capacitance of the angle sensor, and the electrodes of the tuning tanks are made in the form of plates connected to the common conductor by a breakable junction E. 2.Акселерометр по п. 1, отличаю - щ и и с   тем, что электроды настроечных емкостей расположены на платах из диэлектрика , укрепленных на внешних торцах магнитных систем, а ответными электродами настроечных емкостей  вл ютс  магнитные системы датчика момента.2. The accelerometer according to claim 1, which differs from the fact that the electrodes of the tuning capacitances are located on boards of dielectric, mounted on the outer ends of the magnetic systems, and the response electrodes of the tuning capacitances are the magnetic systems of the torque sensor. 3.Акселерометр по пп. 1и2 отличающийс  тем, что в корпусных кольцах выполнены три консольные выступа, на которые базируетс  корпусна  рамка.3. Accelerometer on PP. 1 and 2, characterized in that three cantilever protrusions on which the frame is based are made in the body rings. 4.Акселерометр по пп. 1 и 2, отличающийс  тем. что стойки выполнены в виде трех консольных выступов, соединенных общим основанием на которые базируютс  корпусные кольца.4. Accelerometer on PP. 1 and 2, characterized in that. that the stands are made in the form of three cantilever protrusions connected by a common base on which the housing rings are based. 5.Акселерометр по п. 1, отличающийс  тем, что корпусные кольца и стойки изготовлены из стали.5. An accelerometer according to claim 1, characterized in that the body rings and racks are made of steel. 6.Акселерометр по п. 1, отличающийс  тем что корпусные кольца и стойки изготовлены из поликора.6. The accelerometer according to claim 1, characterized in that the body rings and racks are made of policor. фиг.1figure 1 ПP Йг«5Yg "5 /W Л/ W L ФигFig Фие.8Fie.8
SU894734607A 1989-05-15 1989-05-15 Compensatory pendulous accelerometer SU1679395A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894734607A SU1679395A1 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Compensatory pendulous accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894734607A SU1679395A1 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Compensatory pendulous accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1679395A1 true SU1679395A1 (en) 1991-09-23

Family

ID=21468417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894734607A SU1679395A1 (en) 1989-05-15 1989-05-15 Compensatory pendulous accelerometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1679395A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010185A1 (en) * 1994-06-27 1996-04-04 Sergei Feodosievich Konovalov Compensation accelerometer
RU2155964C1 (en) * 1999-06-23 2000-09-10 Коновалов Сергей Феодосьевич Compensation pendulous accelerometer
RU2218575C2 (en) * 2002-04-24 2003-12-10 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "Темп-Авиа" Magnetoelectric force converter
RU2291450C1 (en) * 2005-05-26 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Compensation pendulum type accelerometer

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010185A1 (en) * 1994-06-27 1996-04-04 Sergei Feodosievich Konovalov Compensation accelerometer
RU2126161C1 (en) * 1994-06-27 1999-02-10 Коновалов Сергей Феодосьевич Compensation accelerometer
RU2155964C1 (en) * 1999-06-23 2000-09-10 Коновалов Сергей Феодосьевич Compensation pendulous accelerometer
RU2218575C2 (en) * 2002-04-24 2003-12-10 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "Темп-Авиа" Magnetoelectric force converter
RU2291450C1 (en) * 2005-05-26 2007-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Compensation pendulum type accelerometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0486657B1 (en) Accelerometer with flexure isolation
US6422076B1 (en) Compensation pendulous accelerometer
US6286369B1 (en) Single-side microelectromechanical capacitive acclerometer and method of making same
EP0323709B1 (en) Tri-axial accelerometers
US5085079A (en) Accelerometer with mounting/coupling structure for an electronics assembly
US8065915B2 (en) MEMS accelerometer
JP3240390B2 (en) Displacement detection sensor
US6718605B2 (en) Single-side microelectromechanical capacitive accelerometer and method of making same
US7505369B2 (en) Geophone with mass position sensing
US20100180681A1 (en) System and method for increased flux density d'arsonval mems accelerometer
US5090243A (en) Preload system for accelerometer
SU1679395A1 (en) Compensatory pendulous accelerometer
US5856772A (en) Low stress magnet interface
US5524488A (en) Flux control groove
US4145929A (en) Linear accelerometer with improved magnetic rebalance system
US5587530A (en) Low stress magnet interface for a force rebalance accelerometer
KR100464309B1 (en) Micro-accelerometer for detecting acceleration and manufacturing method thereof
Emmerich et al. A novel micromachined magnetic-field sensor
US4555946A (en) Accelerometer
SU1040424A1 (en) Angular acceleration meter
US5092173A (en) Secondary accelerometer pickoff
CA2145543C (en) Ferroelectric thin film travelling wave rotation sensor
RU2291450C1 (en) Compensation pendulum type accelerometer
JPH05240641A (en) Inclination meter
SU666483A1 (en) Two degree-of-freedom accelerometer
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载