Электрокинетический угловой акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как датчик угловых ускорений. Целью изобретения является повышение точности и надежности. При воздействии углового ускорения за счет инерционности жидкости, размещенной в торовой трубе 2, на упругих элементах 3 преобразователей потока, установленных в корпусе 1, возникает перепад давления, который приводит к протеканию рабочей жидкости через пористую перегородку 6. В результате на электродах 7, выполненных в виде сегментов, возникает электрокинетический потенциал течения, который снимается с токоотводов 9. При изменении температуры объемное расширение рабочей и инерционной жидкостей, компенсируется упругостью гибких элементов компенсатора 16, и разделенного жесткой перегородкой. В каналах 14, соединяющих объем полостей преобразователя с объемом компенсатора 16, установлен запорный элемент, выполненный, например, в виде мембраны , разделяющей каналы 14 на два канала. При этом плоская центральная часть мембраны установлена с зазором относительно второй части канала, а в зигах выполнены отверстия. Такая конструкция запорного элемента обеспечивает беспрепятственное перетекание жидкости от температурных воздействий и существенно повышает гидравлическое сопротивление каналов при воздействии измеряемых воздействий во всем диапазоне рабочих частот. Применение звукоизоляционного экрана 23 на корпусе 1 акселерометра значительно снижает уровень шумов акустических частот и практически не оказывает влияния на снижение выходного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (В щ)g G 01 Р 15/08 (ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1У

1У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСИОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2 1 ) 4 366240/24-10 (22) 20,01 ° 88 (46) 15,07.90. Бкп. № 26 (71) Краснодарское отделение с опытным производством Научно-исследовательского института источников тока (72 ) А.И. Петлин (53) 531. 768 (088. 8) (56 ) Авторское свидетельство СССР № 381033, кл,. С 01 Р 15/08, 1971, Авторское свидетельство СССР № 1509747, кл. Q 01 P 15/08, 1988. (54 ) ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ УГЛОВОЙ АКС ЕЛЕ РО МЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как датчик угловых ускорений, Целью изобретения является повышение точности и надежности, При воздействии углового ускорения за счет инерционности жидкости, размещенной в торовой трубе 2, на упругих элементах 3 преобр аз ов ателей поток а, уст ановленных в корпусе I, возникает перепад давления, который приводит к протеканию рабочей жидкости через пористую перегородку 6, В результате на электродах

7, выполненных в вице сегментов, воз-. ник ает элек трокинетический потенциал течения который снимается с токоотводов 9. Прн изменении температуры объемное расширение рабочей и инерционной жидкостей компенсируется упругостью гибких элементов компенсатора 16, разцеленного жесткой переr ородкой, В каналах 14, соединяющих объем полостей преобразователя с

1578661

35 объемом компенсатора 16,: установлен запорный элемент, выполненный, напри" мер и виде, мембраны, разделяющей каналы 14 на два канала. При этом плос5 кая центральная часть мембраны уста-. новлена с заз.Ьром относительно второй части канала, а в зигах выполне" ны отнерстия. Такая конструкция запорного элемента обеспечивает беспрепят- 10 стненное перетекание жидкости от темИзобретение относится к измерительной технике, н частности к элект рохимическим преобр as он ателям информации, и может быть использовано как дат- . ах угловых ускорений но многих областях науки и техники.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и повышение на- дежности.

На фиг. 1 изображена проекция элек-25 трокинетического углового акселерометра; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 и 4 — проекции пористой перегородки с электродаьи; на фиг. 5— узел.I на фиг, l. 30

Электрокинетический угловой акселерометр содержит корпус 1, в котором равномерно по окружности размещены преобразователи -потока. Количество пр ео бр as он ателей поток а в корпусе l может быть любое, но не менее двух, Между преобразователями потока

I .) установлена торовая труба 2, внутренний объем которой отцелен от объема 4о преобр азов ателя упругим элементо ммембраной 3, Внутренняя поло сть IIpeобраэователя потока заполнена рабочей жицкостью 4, внутренняя полость торовои трубы 2 — жидкосTbIo 5, IIJIDTность которой больше плотности рабочей жидкости 4. Жидкость 5 является основным инерционным телом акселерометра, Такой жидкостью могут быть растворы тяжелых металлов или ртуть, 50 или р аствор золота н ртути, B пр еобразонателе потока установлена, например, с помощью суперцемента, пористая перегородка 6., с размещенными на ней. с обоих сторон электродами 7, которые через проводники 8 соединены с герметичными токоотводаьы 9, Каждый электрод 7 разцелен на дна сегмента 10 так что электрическое сопротивление пературных воздействий и существенно повышает гидравлическое сопротивление каналов при воздействии измеряемых воздействий во всем диапазоне рабочих частот. Применение звукоизоляционного экрана 23 на корпусе 1 акселерометра значительно снижает уровень шумов акустических ча тот и практически не оказынает влияния на снижение выходного сигнала. 2 э,п.ф-лы, 5 ил, между сегментами больше или ранно сопротивлению пористой перегородки под площадью сегмента, Противоположные сегменты 10 соединены проноцником 11 через отверстие 12, образуя попарное последовательное соединение двух пар электродов, размещенных на оцной перегородке. Соецинения электроцных сегментов можно провести путем металлизации отверстий 12.

В корпусе полости преобразователя

1 и тороной трубке 2 выполнены отверстия 13, через которые и каналы

14 рабочая и инерционная жидкости сообщаются с полостями 15 термокомпенсатора 16, разделенного жесткой перегороцкой 17, обр азуя два нез анисимых термокомпенсатора. В торцах корпуса компенсатора 16 установлены упру гие элементы 18, например мембраны.

Каналы 14, соединяющие полость корпусон 1 с термокомгенсатором объема жидкости, могут быть как. с леной, так и с правой стороны от перегородки 6.

Гидравлическое сопротивление каналон

14 и отверстий 13 опр ецеляется конструктивно и может быть меньше гидравлического сопротивления пористой пе- регородки. При этом упругое сопротивление упругого элемента 18 должно быть больше упругого сопротивления упругих элементов 3 и гидравлическо.го сопротивления перегородок 6, !

Для исключения зависимости метрологических характеристик акселерометра от упругого сопротивления мембраны 18 в каналах 14 установлен запорный элемент, в котором канал 14 разделен на

2 части. 0бе части соединены друг с другом и с кромкой мембраны 19, нап-. ример, с помощью сварки. В мембране

19 выполнены отверстия 20 н гофре 21 с. эффективной жесткой плоскостью 22, 1578661 причем жесткость мембраны 19 должна быть меньше жесткости упругих элементов 3, а гицравлическое сопротивление отверстий 20 должно быть больше гид.равлического сопротивления каналов

14, При применении запорного элемента в канапе 14 возможно выполнение акселерометра с двумя каналами, отходящими от каждого корпуса 1, что уменьшает искажающие ноздейстния изза несимметричности расположения перегородки 6 ы элементов 3. Акселерометр экранирован, звукоизоляционным экраном 23, выполненным, например, из звукоизоляционной резины или пластмассы или из другого звукоизоляционного материала путем обмотки или приклейки, .или опрессонки, или напыления, или вулк аниз ации, Электрокинетический углоной акселерометр работает следующим образом.

При воздействии углового ускорения жидкости 4 и 5 вслецствие сноей инерционности перемещаются в корпусе 1 и н части тороной трубы 2, а на электродах 7 пористой перегородки 6 возклкает электрокинетический ток, пропорциональный ускорению, Вследствие того, что плотность жидкости 5 больше плотности рабочей жидкости 4, жицкость 5 через упругие элементы 3 создает оолее высокий перепад давления дГ на перегородке 6, а возрастание 1 вызывает увеличение объемной скоростии р абочей жидкости 4 через пере городку 6, что, в свою очередь, нызынает больший электрокинетический ток на электродах 7.

Звукоизоляционный экран 23 уменьшает проникновение акустических колебаний н полости корпуса 1 и трубы 2 и перецачу этих колебаний частицам жидкостей 4 и 5, уменьшая акустичес" кое давление н полостях, снижая уровень шумов.

В запорном элементе при воэцействыях углового ускорения давление н полости корпуса 1 поды мает эффективную полость 22 к торцу части канала

14 из-за большего по сравнению с каналом 14 гицранлического сопротивления отверстий 20, в результате чего перетока жидкости 4 в полость 15 компен" сатсра нет.

При изменении температуры окружающей среды полости 15 компенсатора из-. за изменения объема жидкости 4 и 5 удлиняются или сжимаются.

В этом случае в запорном элементе вследствие большой инерционности из,менения температуры, малого коэффициента объемного расширения ацетона возможно беспрепятственное протекание ацетона через отверстия 20 и зазор между плоскостями 22 и торца час" ти к ан ал а 4, Лс пол ьз о в ание I жйдко стной ине рционной массы практически цо нуля снимает сухое трение при работе акселерометра, что повышает точность и надежность его работы и также приводит к

15 увеличению чувствительности.

45 лостей преобразователей потока, при

50 ч а ю шийся тем, что н каналах, соединяющих полости преобразователя потока с первым термокомпенсатбром, установлены запорные элементы, кажцый

55 из которых содержит два канала раз— деленные мембраной с плоским центром ,и установленной на первом канале, при этом ппоский центр мембраны размещен с зазором относительно второго канала, 20

Фор мул а и э о бр ет ения. l ° Электрокинетический угловой акселерометр, соцержащии корпус с установленными в нем равномерно по окружности преобразователями потока, инерционные тела и первичный термокомпенсатор, заполненный рабочей жидкостью и сообщающийся каналами с преобразонателями потока, каждый из которых состоит из цилинцрической заполненной рабочей жидкостью йолости, закрытой с обеих сторон упругими элементами, и пористой перегородки с устанонленными на ней с обеих сторон электродами, выполненными и виде сегментов равной площади и соединенными попарно последовательно через отверстие н перегородке, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и нацежности, н него введены второй компенсатор, установлен-. ный н центре корпуса, а каждое инер.ционное тело выполнено н виде тороной трубы, заполнено жидкостью с плотностью, большей плотности рабочей жидкости, и закреплено на торцах поэтом нторой компенсатор, заполнен жидкостью инерционных тел и соединен с ными каналами, 2. Акселерометр по п. 1, о.т л и —.

1578661

75 15 18 18 17 16

707

7f, 12

Составитель Е, Баринов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий

Редактор Е, Конча

Заказ 1915 Тираж 448 Подписное

HHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям .при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 1роизводственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 а в гофрах меМбраны выполнены отверстия, гидр авличе ские сопу отивл ения которых больше гидравлического сопротив- . ления каналов.

3. Акселерометр по п . 1, о т л и" ч а ю шийся тем, что, он снабжен звукоизоляционным экраном, установленным снаружи на корпусе.