Поплавковый маятниковый акселерометр

 

ПОПЛАВКОВЫЙ МАЯТНИКОВЫЙАКСЕЛЕРОМЕТР , содержащий герметичный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, находящийся в ней подвижный поплавковый маятниковый узел, опоры подвижного узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатирования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, ускорения и упрощения конструкции, акселерометра , в него введены четыре плоских электрода, попарно укрепленных друг противдруга на торце сильфона и на корпусе прибора, причем обе пары электродов расположены по оси, параллельной оси (Л чувствительности акселерометра и электрически соединень с входом до полнительного электронного усилителя.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. $(51) G 01 Р 15 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГГИЙ (21) 3359693/18-10 (22) 27.11.81 (46) 07 ° 09.83. Бюл. Р 33 (72) С.Ф.Коновалов и A.A.Òðóíoâ (71) Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э.Баумана (53) 531.768(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР М 792148, кл. G 01 .Р 15/13, 25.01.79.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 720416, кл. G 01 Р 15/08, 19.07.78.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 794550, кл. G 01 P 15/13, 31.01.79 (прототип). (54)(57) ПОПЛАВКОВЫЙ МАЯТНИКОВЫЙ.

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий герметич... я О„„Д}фщ2д А ный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, находящийсяв ней подвижный поплавковый маятниковый узел, опоры подвижного узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатирования, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, ускоре-, ния и упрощения конструкции,акселерометра, в него введены четыре плоских электрода, попарно укрепленных друг против друга на торце сильфона и на корпусе прибора, причем обе пары электродов располо- Q жены по оси, параллельной оси чувствительности акселерометра и электрически соединень1 с входом дот полнительного электронного усилителя. С

1040425

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к компенсационным поплавковым маятниковым акселерометрам с корректирующим контуром, обеспечивающим снижение погрешности измерения ускорения при наличии вибрации.

Известные конструкции поплавковых маятниковых акселерометров с корректирующим контуром относительно сложны, так как для обеспечения коррекции требуют введения в свою структуру дополнительного корректирующего акселерометра (1J и (2) .

Наиболее близким к предлагаемому является поплавковый маятниковый акселерометр, содержащий герметич.ный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, находящийся в ней подвижный поплавковый маятниковый узел, опоры подвижного маят-! никового узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатирования (3) .

В нем подвижный маятниковый узел. имеет или остаточный вес, или остаточную плавучесть строго определенной величины при рабочей температуре акселерометра, что обуслав«ливает перемещение подвижного маятникового узла в радиальном направлении, совпадающем с измерительной осью акселерометра. Специальная измерительная схема, введенная в состав электромагнитных опор подвижного узла, осуществляет измерение укаэанного перемещения подвижного узла, а выход этой схемы соединен с входом дополнительного электронного -усилителя, выходной сигнал которого подается на силовой исполнительный элемент акселерометра. Таким образом, роль дополнительного акселерометра корректирующего контура выполняет подвижный маятниковый узел акселерометра (используется как инерционная масса дополнительного акселерометра) и

его электромагнитные опоры (используются как датчик положения инерционной массы);

Недостатком известного поплавкового маятникового акселерометра. является невозможность применения в его конструкции других типов опор, кроме электроматнитного или электростатического подвеса.

Кроме того, необходимость обязательного наличия остаточного веса или остаточной плавучести подвижного маятникового узла акселерометра определяет применение электромагнитных опор подвижного узла со значительно большей жесткостью, чем в варианте полного гидростатическоro взвешивания подвижного узла поплавкового маятникового акселерометра.

Однако данное обстоятельство обуславливает относительно большое

5;потребление мощности опорами, а следовательно,и большое и нестабильное ее выделение во внутреннюю полость поплавкового прибора, что искажает стационарность теплового поля акселерометра и вызывает погрешность в-его работе.

10 костной датчик перемещений С<, а электроды 12 и 13 — датчик С, причем оба датчика соединены с входом .дополнительного электронного усили теля 9 по дифференциальной схеме, бО например емкости С и С включены

Цель изобретения — повышение точности измерения ускорений и упрощение конструкции акселерометра.

Указанная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий герметичный корпус с сильфоном, заполненный рабочей жидкостью, находящийся в ней подвижный поплавковый маятниковый узел, опоры подвижного узла, датчик угла и силовой исполнительный элемент, соединенные через электронный усилитель, дополнительный электронный усилитель и систему термостатирования, ввеггопарно укрепленных друг против дру-. га на торце сильфона и на корпусе прибора, причем обе пары электродов расположены по оси, параллельЗО ной оси чувствительности акселерометра и электрически соединены с входом дополнительного электронного усилителя.

На .фиг. 1 представлена конструк35 тивная схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 — сечение A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4 — электрическая схема.

4О Акселерометр состоит из герметичного корпуса 1 с сильфоном 2, заполненного рабочей жидкостью 3, подвижного маятникового узла 4 и его опор 5, датчика 6 угла и силового исполнительного элемента 7, соединенных через основной электронный усилитель 8, дополнительного электронного усилителя 9, система

10 термостатирования, размещенных на торце сильфона электродов 11

° ® и 12 и размещенных на корпусе 1 акселерометра электродов 13 и 14.

Кроме этого, на фиг. 1-4 обозначено:

00 — ось подвеса подвижного узла;

5э — измерительная ось акселерометрау

Й вЂ” эталонное выходное сопротивление.

Электроды 11 и 14 образуют ем104042 > в измерительные плечи моста 15, в состав которого входят также сопротивления 4< и Z, >. U> — напря жение питания моста.

Акселерометр работает следующим образом.

При наличии ускорения по измерительной оси прибора инерционная сила вызывает поворот подвижного узла A вокруг оси 00, который измеряется датчиком положения (угла) б, усиливается основным электронным усилителем 8 и через эталонное сопротивление подается в обмотку силового исполнительного элемента

7. Одновременно,так как конструктивно выполняется условие П1с Ф Лжс (tn< — масса сильфона: rrl — масса вытесненной сильфоном рабочей жидкости) причем,tnжс > е, по йзмери тельной оси на сйльфон действует результирующая изгибающая распределенная нагрузка (совпадающая по . направлению с архимедовой силой, приложенной к сильфону), под действием которой сильфон изгибается, а его торец поворачивает относительно исходного положения на. некоторый угол, пропорциональный (в пределах малых перемещений сильфона) изгибающей нагрузке, а следовательно, ускорению по измерительной оси ак«селерометра. При этом измерительный мост 15 формирует сигнал, пропбрциональный ускорению по измерительной оси акселерометра. Этот сигнал усиливается дополнительным электронным усилителем 9 и через эталонное сопротивление"подается . в обмотку силового исполнительного элемента 7. Коэффициент усиления дополнительного усилителя 9 подбирается таким, чтобы его выходной ток создавал посредством силового исполнительного элемента момент, равный и противоположно направленный моменту от инерционной силы, действующей на подвижный узел маятниковый акселерометра. В этом слу» чае отклонение подвижного узла акселерометра от нулевого положения будет равно перемещению, необходимому для компенсации неточности измерения ускорения дополнительным акселерометром, при этом отклонение подвижного маятникового узла прибора (корректирующего контура) уменьшается, что ведет к стабилизации коэффициента передачи силового исполнительного элемента, повышению виброустойчивости прибора и снижению изменений упругих сил подвеса чувствительного элемента.

При работе системы термостати,рования 10 незначительные температурные деформации сильфона в осевом направлении не вызывают сигна"10 ла в дополнительном корректирующем контуре, так как датчики С и С> включены дифференциально. При наличии усксрения по перекрестной .оси также происходит деформация

15 сильфона и его торец поворачивается на угол, пропорциональный ускорению по оси. Однако резмещение электродов 11 — 14 по измерительной оси и дифференциальное включено..ние датчиков С и С исключают в этом случае появление сигнала в корректирующем контуре.

Кроме того, предлагаемая конструктивная схема реализуется при полном гидростатическом взвешивании подвижного поплавкового узла.

При частотах переменной состав ляющей ускорения по измерительной оси, близких к частоте резонанса сильфона, амплитуда колебаний его торца будет резко возрастать. Для уменьшения вносимой при этом погрешности в схеме дополнительного электронного усилителя 9 предусмотрен фильтр, ограничивающий частот35 ный диапазон работы корректирующего контура значениями от 0 до частоты, несколько меньшей частоты резонанса сильфона.

Предлагаемая конструкция линейно4p ro компенсационного поплавкового маятникового акселерометра с корректирующим контуром без введения в конструкцию специального дополнительного акселерометра применима

45 в поплавковых акселерометрах с лю бым типом опор полностью гидростатически взвешенного поплавкового

-подвижного узла.

Возможность обеспечения полного

50 гидростатического взвешивания подвижного узла поплавкового акселерометра по сравнению с частичным взвешиванием позволяет получить повышение точности работы прибора.

1О4О4 5 юг. 7

Составитель К. Лукомский редактор Н. Ковалева Техред М.Костик Корректор A Повх

Заказ б3?2/49 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4