Поплавковый измерительный прибор

 

ПОИЛАВКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий герметичный кор ,пус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опоры его центрирования, датчик угла соединенные чере электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, ограниченных с внешней стороны пластинами, размещенными в зазоре магнитной системы, состоящей из укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода с полюсными пластинами, о т ли ч а ю -щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов и веса, зазоры между камерами поплавкового узла и магнитной системой заполнены ферромагнитной жидкостью на основе ртути, при этом пластины электрически изолированы от камеры | и соединены с катушками датчика момента , а полюсные пластины магнитопровода электрически изолированы от него и соединены с выходом электронного усилителя.

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) G 01 P 15/13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3466825/18-10 (22) 09.07.82 (46) 15.12 ° 83. Бюл. Р 46 (72) -A. A. Трунов (71) Ордена Ленина, ордена Октябрь« ской Революции и ордена Трудового .Красного Знамени МВТУ им. Н. Э. Баумана (53) 531.768(088.8) (56) 1. Никитин Е. A. и др. Проекти» рование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров.

М., "Машиностроение", 1969, с. 15-.16.

2. авторское свидетельство СССР

Р 457880, кл. G 01 С 19/04, 1973 (прототип). (54) (57) ПОИЛАВКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

ПРИБОР, содержащий герметичный кор» пус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опоры его центрирования, датчик угла соединенные через электронный усилитель с магнитоэлектри-. ческим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, ограниченных с внешней стороны пластинами, размещенными в зазоре магнитной системы, состоящей из укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода с полюсными пластинами, о т л и ч а ю .щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов и веса, зазоры между камерами поплавкового узла и магнитной системой заполнены ферромагнитной жидкостью на основе ртути, при этом пластины электрически изолированы от камеры @

O и соединены с катушками датчика мо- 1 мента, а полюсные пластины магнитопровода электрически изолированы от него и соединены с выходом электрон- ного усилителя.

1061052

Изобретение отей; нтся к приборостроению, а именно к конструкции интегрирующих и дифференцирующих гироскопов и маятниковых акселерометров.

Известна конструкция поплавковоrv измерительного прибора, включа5 ющая в себя заполненный рабочей жидкостью герметичный корпус с взвешенными в жидкости поплавкамг подвижным узлом и опорами его центрирования, узел токоподводов, датчик угла 10 и магнитоэлектрический датчик момента,.катушки которого укреплены на ..поплавковом узле, а магнит и магнитоцровод - на корпусе прибора )1) .

Недостатком данного прибора явля- 1 ется непосредственный контакт рабочей жидкости с катушками датчика момента, что может привести к появлению пузырьков газа в жидкости- в процессе работы прибора. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является !

;устройство, содержащее герметичный корпус, заполненный рабочей жид- костью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опора его центрирования, датчик угла, соединенный через электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, or-, З0 раниченных с внешней стороны пластинами, размещенными в зазоре магнитной системы, состоящей иэ укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода с полюсными пластинами (2) . . 35

Недостатками прибора являются большой вес и габариты магнитоэлект-, рическодо датчика момента (30-403 .:от общего веса поплавкового прибора), а также Упругий момент, сложность 4О и ненадежность (из-за возможности потери формы токоподводов) узла токо-. подводов, в качестве которых в большинстве случаев .используются золотые ленточные тоКОподводы полукруг- !45 лой формы или "змейки". . Цель изобретения - упрощение кон, :струкции и уменьшение габаритов и веса поплавкового измерительного при . бора. . Указанная цель достигается тем, что в конструкции поплавкового изме рительного прибора, содержащей герметичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опоры его цент 55 .рирования, датчик угла,. соединенный через электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, ограниченных 60 ,с внешней стороны пластинами, разме-. щенными в зазоре магнитной системы,: состоящей иэ укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода, с полюсными пластинами, зазоры между камера- у ми поплавкового узла и магнитной системой заполнены Ферромагнитной жидкостью на основе ртути, при этом внешние цилиндрические образующие пластины упомянутых камер электрически изолированы от них и соединены с катушками датчика момента, а полюсные пластины магнитопровода электрически изолированы от него и соединены с выходом электронного усилителя.

На чертеже представлен предлага- . емый поплавковый измерительный прибор (акселерометр).

Поплавковый измерительный прибор - акселерометр — состоит из герметичного корпуса 1, заполненного рабочей жидкостью..2, в которой взве шен поплавок 3, имеющий маятниковость из-за наличия груза 4. Поплавок .центрируется опорами 5, его угловое перемещение относительно оси подвеса $ измеряется датчиком уг

xra 6, выход которого через электронный усилитель 7 и эталонное выход", ное сопротивление R связан с катуш-.: камй 8 магнитоэлектрического датчи» .ка момента, статор которого постоянный магнит 9 и магнитопровод 10 ук-: реплены на корпусе 1i Катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента расположены в камерах 11 поплавка 3 .

Внешние цилиндрическне стальные образующие пластины 12 камер 11 изолированы от них изолятором 13 и электрически связаны с катушками 8; Стальные полюсные пластины 14 магнитопровода 10 изолированы от него изолятором 15 и электрически связаны с выходом электронного ;силителя. Зазоры межцу внешними цилиндрическими обра зующими пластинами 12 и полюсными пластинами 14 заполнены ферромагнитной жидкостью 16 на базе электропроводной жидкости - носителя - ртути..

Зазоры между внутренними цилиндрическими образующими камер 11 и полюсами магнита 9 также заполнены ферромагйитной жидкостью 16.

В корпусе 1 Имеются технологические каналы 17 для заполнения зазоров магнитной системы датчика момента жидким ферромагнетиком.

Предлагаемый попйавковый Измерительный прибор (акселерометр) работает следующим образом.

При наличии ускорения а по измери;тельной оси прибора к поплавку 3 .приложен момент инерционной силы, обусловленный наличием маятникового груда 4. Угловое перемещение поплавка измеряется датчиком угла 6 выход которого через электронный усилитель и .сопротивление R, а также через жид- кометаллические токоподводы — ферромагнитную жидкость 16, связан с катушками 8 датчика момента. Развива-1061052 емый датчиком момента момент Мд„„ компенсирует момент инерционной силы и равен

К где К вЂ . коэффициент передачи дат5 чика момента;

I0 - ток обратной связи..

Измеряя 4с (ОВьп = " 1ос ) i одре" деляют ускорение по измерительной .оси акселерометра.

Основным элементом, определяющим величину магнитного сопротивления магнитной цепи магнитоэлектрического датчика момента прототипа, является зазор в магнитной системе, в котором .Размещены камеры с катушками датчи ка"момента. Магнитное сопротивление зазора обратно пропорционально магнитной проницаемости среды зазора.

Известно, что при введении в зазор . магнитной системы Ферромагнитной жид-, кости величина момента, развиваемого магнитоэлектрическим датчиком момента, резко возрастает. . В поплавковых измерйтельных прибо 25 рах рассматриваемого класса уменьшать -выходную величину, соответству» ющую единице измеряемой величины.(для акселерометра - крутизну), т.е. ток .обратной связи, соответствующий 1.g, - 30 где ц - ускорейие силы тяжести, нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению разрешающей способности измерительного прибора. 35

Поэтому в предлагаемом приборе наличие ферромат нитной жидкости в

*зазоре магнитной системы. использует.- ся с целью уменьшения габаритов и . веса датчика момента, Момент, развиваемый датчиком мо мента, равен

Идд "" Вбасм 1сс. где 8 - магнитная индукция в зазоРе. 45 магнитной системы, Бд - активная площадь витка катуш.ки датчика;

M — - число витков катушки.

При введении в зазор жидкости Ферромагнетика резко возрастает величи на В.

Выдвинутое условие. неизменности г

И щ и Яос при измеряемом ускорении . 1g позволяет -уменьшить как габариты датчика момента (уменьшить 5д и

М ), так и его вес, так как для созанйя "В" в предлагаемой конструкции о cpBBHBHHlo c- прототипом требуется постоянный магнит со значительно меньшей магнитодвижущей силой, а; следовательно, и с меньшей массой.

Отличием предлагаемой конструкции поплавкового измерительного прибора от известных технических реше- . ний,является то, что жидкий ферромаг нЕтик, находящийся в зазоре магнитной системы магнитоэлектряческого датчика момента для уменьшения его веса и габаритов, является одновременно узлом жидкометаллических токо.поддодов, проходящих ток обратной связи от усилителя 7 к катушкам.8 датчика момента. Выход электронного усилителя соединен с полюсными пластинами .14 магнитопровода 10, изолированными

:от него, .жидкостью - носителем жидкого ферромагнетика, заполняющего зазоры между полюсными пластинами .и внешними цилиндрическими образу:ющими пластинами 12, является электропроводная ртуть, определяющая электропроводность жидкого ферромагнетика 16. Внешние цилиндрические образующие пластины 12 изолированы от поплавка. и соединены с катушками 8 датчика момента.

Таким образом, использование жидкого ферромагнетика, находящегося в зазоре датчика момента„ в качестве узла токопроводов упрощает конструкцию поплавкового измерительного прибора и уменьшает габариты и вес.

1061052

Составитель Н. Мараховская .Редактор Л. Авраменко Техред Л.Микеш Корректор М. Шароши

Заказ 10032/47 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Х

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