加速度計的製作方法
2023-04-30 03:41:46 2
專利名稱：加速度計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量設備領域，特別涉及加速度計。
背景技術：
具有耐高低溫、抗衝擊、抗振動、可靠性高、壽命長、靈敏度高等諸多有點的加速度 計，是石油鑽井測量設備和測井設備必備的測量工具。目前，許多廠家採用磁液懸浮式加速 度計，但現有的磁液懸浮式加速度計的結構特點只能採用兼顧硬磁特性和軟磁特性的磁能 級較低的永磁材料，否則，難以實現力發生器或位移傳感器的功能優化，兼顧兩者的結果無 法進一步提高力發生器和位移傳感器的性能，不能充分滿足整機的需要。
實用新型內容本實用新型的目的提供一種加速度計，可實現力發生器或位移傳感器的功能優 化，充分滿足整機的需要。本實用新型一種加速度計，包括激勵變壓器，激勵變壓器的原邊繞組連接方波發 生器，副邊繞組連接表頭，表頭的位移傳感器繞組通過第一電容與依次串聯的前置放大器、 調節器、功率放大器連接；表頭的反饋繞組一端接入功率放大器輸出的反饋電流I&，另一 端通過並聯的採用電阻和第二電容接地；採用電阻和第二電容輸出電壓U0O優選的，所述表頭包括設置在磁液中的高磁能級磁鋼和短路套，高磁能級磁鋼兩 端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撐，球形支撐將高磁能級磁鋼和短路套支撐於 殼體之中。優選的，高磁能級磁鋼和短路套的外圍分別設位移傳感器繞組和反饋繞組。本實用新型一種加速度計，包括激勵變壓器，激勵變壓器的原邊繞組連接方波發 生器，副邊繞組連接表頭，表頭通過電容與依次串聯的前置放大器、調節器、功率放大器連 接；功率放大器的輸出端通過第一電阻連接運算放大器的正輸入端，通過串聯的採樣電阻 和第三電阻連接運算放大器的負輸入端；運算放大器輸出端輸出電壓隊。採樣電阻和第三 電阻的公共端與表頭連接，用於傳送採樣電流1&到表頭。優選的，所述運算放大器的正輸入端通過第二電阻接地，輸入端通過第四電阻連 接輸出端。優選的，所述表頭包括設置在磁液中的高磁能級磁鋼和短路套，高磁能級磁鋼兩 端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撐，球形支撐將高磁能級磁鋼和短路套支撐於 殼體之中。優選的，高磁能級磁鋼和短路套的外圍分別設有位移傳感器繞組和反饋繞組。與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型可實現力發生器或位移傳感器的功能優化，充分滿足整機的需要。
圖1為加速度計的表頭結構圖；圖2為本實用新型加速度計第一實施例結構圖；圖3為本實用新型加速度計第二實施例結構圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖和具 體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。參見圖1，示出加速度計的表頭結構，表頭主要由高磁能級磁鋼1、短路套2、外殼 3、位移傳感器繞組4、反饋繞組5、磁液7、膠管6及伺服迴路等組成。高磁能級磁鋼1和反 饋繞組5組成磁電力反饋器。高磁能級磁鋼1和短路套2設置在磁液7中，高磁能級磁鋼1兩端被磁性所吸附 的磁液7中的磁粉形成球形支撐，球形支撐將活動部件高磁能級磁鋼1和短路套2支撐於 殼體3之中。由於球形支撐是磁液7構成的，其摩擦甚微，是個理想的支撐方式。高磁能級磁鋼1和短路套2的外圍分別設有位移傳感器繞組4和反饋繞組5。本實用新型採用膠管來吸收因溫度變化所引起的磁液熱脹冷縮的體積變化，也構 成了磁液的環路，用膠管替代現有的圓形波紋片，簡化了結構。本實用新型位移傳感器4完 全脫離永磁材料導磁率的方法，在高磁能級磁鋼1外部套一層合適的導電率高的短路套 2，這對增設的傳感器繞組起到了短路環的作用，這一方法對原有結構的改動也不大，但效 果很好。本實用新型解決了磁液懸浮加速度計的技術瓶頸，這種短路環位移傳感器替代原 有的導磁率為基礎的位移傳感器之後，高磁能級磁鋼1的功能只限於在力發生器中建立永 磁磁場的單一的作用，跟其它類型的加速度計一樣可以從有利於力發生器特性的角度來選 擇磁鋼的牌號。參見圖2，示出本實用新型加速度計第一實施例結構，包括激勵變壓器Tl，激勵變 壓器Tl的原邊繞組連接方波發生器Ul，副邊繞組連接表頭U2，表頭U2通過電容Cl與依次 串聯的前置放大器U3、調節器U4、功率放大器TO連接。功率放大器TO的輸出端通過電阻 Rl連接運算放大器U6的正輸入端，通過串聯的電阻Rs和電阻R3連接運算放大器U6的負 輸入端；運算放大器U6的正輸入端通過電阻R2接地，輸入端通過電阻R4連接輸出端，輸出 端輸出電壓U00電阻RS和電阻R3的公共端與表頭U2連接，用於採樣信號1&。當表頭輸入軸方向出現加速度時，高磁能級磁鋼1和短路套2產生位移，此時位移 傳感器繞組4的電感因短路套2的位移而一增一減，由激勵變壓器Tl副邊繞組和位移傳感 器繞組4組成的電橋出現不平衡，電橋輸出電壓對應於位移的大小和方向，電橋輸出電壓 經伺服迴路的前置放大器U3前置放大，調節器U4相敏解調、功率放大器TO放大之後，向反 饋繞組5輸入相應的反饋電流I &，反饋電流I &產生的磁場與高磁能級磁鋼1作用產生磁 電力，這一磁電力與輸入加速度所產生的慣性力相平衡，此時反饋電流1&與輸入加速度成 正比，完成了加速度變換成電流的使命，反饋電流Ifi流經採樣電阻Rs可獲得電壓Utl輸出。本實用新型可實現力發生器或位移傳感器的功能優化，充分滿足整機的需要。[0026]從圖2可知，表頭的位移傳感器繞組4輸出端(A點)上接入反饋電流I &，因此 採樣電阻也成為位移傳感器繞組4的負載，直接影響著位移傳感器繞組4的特性；另外將反 饋電流Ifi轉換成電壓U0時，為了消除繞組溫度係數的影響，須加入溫度補償電路。參見圖3，示出本實用新型加速度計第二實施例結構，包括激勵變壓器Tl，激勵 變壓器Tl的原邊繞組連接方波發生器U1，副邊繞組連接表頭U2，表頭U2的位移傳感器繞 組4通過電容Cl與依次串聯的前置放大器U3、調節器U4、功率放大器U5連接；表頭U2的 反饋繞組5 —端接入功率放大器U5輸出的反饋電流I &，另一端通過並聯的電阻Rs和電容 C2接地；電阻Rs和電容C2輸出電壓U。。表頭U2分離的兩個繞組與對應的短路套2和高磁能級磁鋼1分別完成位移傳感 器和力發生器的功能。這種構成能將電阻Rs的一端落在信號地上，不需要溫度補償電路， 也可以不受限制地將電容C2並聯在Rs上，這有助於提高加速度計的動態特性。位移傳感 器繞組4輸出端只接前置放大器U3，其負載較輕，減小了磁幹擾力。總之，以上的技術方法，從原理上、結構組成上打破了傳統的理念，突破了長期未 能解決的技術關鍵，為磁液懸浮加速度計的進一步發展和推廣應用打下了牢固的基礎。以上所述僅為本實用新型的優選實施方式，並不構成對本實用新型保護範圍的限 定。任何在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在 本實用新型的權利要求保護範圍之內。
權利要求1.一種加速度計，其特徵在於，包括激勵變壓器，激勵變壓器的原邊繞組連接方波發生 器，副邊繞組連接表頭，表頭的位移傳感器繞組通過第一電容與依次串聯的前置放大器、調 節器、功率放大器連接；表頭的反饋繞組一端接入功率放大器輸出的反饋電流I&，另一端通過並聯的採用電 阻和第二電容接地；採用電阻和第二電容輸出電壓隊。
2.如權利要求1所述的加速度計，其特徵在於，所述表頭包括設置在磁液中的高磁能 級磁鋼和短路套，高磁能級磁鋼兩端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撐，球形支 撐將高磁能級磁鋼和短路套支撐於殼體之中。
3.如權利要求2所述的加速度計，其特徵在於，高磁能級磁鋼和短路套的外圍分別設 位移傳感器繞組和反饋繞組。
4.一種加速度計，其特徵在於，包括激勵變壓器，激勵變壓器的原邊繞組連接方波發 生器，副邊繞組連接表頭，表頭通過電容與依次串聯的前置放大器、調節器、功率放大器連 接；功率放大器的輸出端通過第一電阻連接運算放大器的正輸入端，通過串聯的採樣電阻 和第三電阻連接運算放大器的負輸入端；運算放大器輸出端輸出電壓Utl，採樣電阻和第三 電阻的公共端與表頭連接，用於傳送採樣電流1&到表頭。
5.如權利要求4所述的加速度計，其特徵在於，所述運算放大器的正輸入端通過第二 電阻接地，輸入端通過第四電阻連接輸出端。
6.如權利要求4所述的加速度計，其特徵在於，所述表頭包括設置在磁液中的高磁能 級磁鋼和短路套，高磁能級磁鋼兩端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撐，球形支 撐將高磁能級磁鋼和短路套支撐於殼體之中。
7.如權利要求6所述的加速度計，其特徵在於，高磁能級磁鋼和短路套的外圍分別設 有位移傳感器繞組和反饋繞組。
專利摘要本實用新型涉及一種加速度計，包括激勵變壓器，激勵變壓器的原邊繞組連接方波發生器，副邊繞組連接表頭，表頭的位移傳感器繞組通過第一電容與依次串聯的前置放大器、調節器、功率放大器連接；表頭的反饋繞組一端接入功率放大器輸出的反饋電流I反，另一端通過並聯的採用電阻和第二電容接地；採用電阻和第二電容輸出電壓U0。所述表頭包括設置在磁液中的高磁能級磁鋼和短路套，高磁能級磁鋼兩端被磁性所吸附的磁液中的磁粉形成球形支撐，球形支撐將高磁能級磁鋼和短路套支撐於殼體之中。本實用新型可實現力發生器或位移傳感器的功能優化，充分滿足整機的需要。
文檔編號G01P15/11GK201892685SQ201020599809
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者桂德洙 申請人:北京中聯博韜科技諮詢有限公司