Капиллярный акселерометр АК-5

Конструктивно акселерометр выполнен в виде моноблока со встроенным электронным микроблоком ХА.022-02. Акселерометры устанавливаются и крепятся на корпусе блока так, чтобы стрелки на корпусе акселерометров совпали с направлением действия линейного ускорения.

Общий вид акселерометра представлен на рис.1.3.3. Базовой деталью является основание 3, в котором размещены основные узлы: чувствительный элемент, датчик угла и датчик момента. Чувствительным элементом датчика является катушка 6 в виде рамки, подвешенная на растяжках 10, служащая одновременно катушкой магнитоэлектрического датчика момента.

Рис. 1.3.3. Общий вид акселерометра

1 – преобразователь; 2 - катушки индуктивности; 3 – основание; 4 – шунт; 5 – шунт; 6 - рамка (катушка); 7 – флажок; 8 – магнит; 9- кожух; 10- растяжка; 11, 12 –винты; 13 - монтажный провод; 14 - изолятор проходной; 15 - трубка капиллярная; 16 – прокладка.

Необходимая величина дебаланса обеспечивается за счет консольного подвешивания катушки. В целях уменьшения прогиба и снижения ошибки от перекрестных ускорений растяжки 10 предварительно нагружены осевым усилием. Кроме того, для уменьшения влияния на подвесе пространственных колебаний, растяжки 10 помещены в капиллярные трубки 15, заполненные вязкой жидкостью. Катушка 6 помещена в зазоре магнитной системы, состоящей из постоянных магнитов 8 и магнитопровода, которым является основание 3.

Датчик угла состоит из 2-х катушек индуктивности 2, установленных друг против друга и включенных в измерительную диодную цепь микроблока. В зазор между катушками 2 введен флажок 7 из материала с малым удельным сопротивлением, который закреплен на чувствительном элементе (катушке) 6 и перемещаясь с чувствительным элементом меняет свое расположение в зазоре относительно катушек индуктивности 2. Монтаж выполнен проводом 13. Акселерометр закрыт кожухом 9 и загерметизирован специальным клеем.

Габаритные и присоединительные размеры акселерометра приведены на рис. 1.3.4.

Рис. 1.3.4. Габаритный чертеж АК5

Электронный микроблок ХА.022-02 включает в себя три функциональных узла:

· генератор гармонического сигнала (ГГС), служащий для формирования высокочастотного напряжения электропитания, которым запитываются катушки датчика угла акселерометра;

· измерительную диодную цепь (ИДЦ), служащую для выделения разностного тока, поступающего с датчика угла акселерометра;

· усилитель с корректирующими звеньями, предназначенный для усиления выходного сигнала (УКЗ), формирования заданной передаточной функции и требуемой амплитудно-частотной характеристики.

Конструктивно микроблок состоит из двух ситалловых подложек с напыленными резисторами и проводниками, и установленными на них бескорпусными конденсаторами, полупроводниковыми элементами и микросхемами. На одной подложке, названной генератором, размещена схема собственного генератора и измерительной диодной цепи, на другой подложке - схема усилителя. Корпус микроблока выполнен из пластмассы, в которой армировано металлическое основание и выводы. Подложки установлены на двух противоположных сторонах основания и залиты эластосилом, предохраняющим бескорпусные электрорадиоэлементы, напыленную коммутацию и резисторы от воздействия окружающей среды на период до герметизации в акселерометре. Для уменьшения высокочастотных наводок на усилителе, подложка генератора установлена на основании через экран из фольгированной пленки, электрически соединенной с общим проводом схемы генератора.

Электромеханическая схема, поясняющая работу акселерометра, представлена на рис. 1.3.5.

Рис. 1.3.5. Электромеханическая схема АК5

1- микроблок ХА.022-02; 2 - резистор нагрузки; 3 – магниты; 4 – флажок; 5 – рамка; 6 - датчик угла.

При действии линейного ускорения, направленного по измерительной оси акселерометра (в данном случае, перпендикулярной плоскости рамки) рамка 5 отклоняется от положения равновесия. Величина угла отклонения зависит от величины дебаланса, а также от действующего линейного ускорения. Отклонение регистрируется катушками датчика угла 6, преобразуется и усиливается микроблоком 1 и в виде постоянного тока определенной величины подается в рамку 5 (электрическую пружину).

Электрическая пружина предназначена для создания момента, препятствующего отклонение рамки 5 под действием инерционного момента.

Активная часть рамки расположена в зазоре между магнитами 3. При равенстве моментов электрической пружины и инерционного момента отклонение рамки прекратится.

Величина выходного тока Iвых., протекающего через рамку 5 и резистор нагрузки 2, пропорциональна линейному ускорению.

Крутизна выходного сигнала по постоянному напряжению 2667 мВ/g.

Технические характеристики акселерометра АК-5 следующие:

· диапазон измерения, g 0...3

· крутизна выходного сигнала, мA/g 0.32

· нулевой сигнал, g, не более 2*10^-3

· порог чувствительности, g 10^-5

· дрейф нулевого сигнала в течение 6 часов, g 10^-5

· полоса пропускания частот на уровне 0.7, Гц, не менее 10

· диапазон рабочих температур, град С -55...+60

· габариты, мм 26x11x22

· вес, Г, не более 55