Акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов акселерометром с жидкостным подвесом инерционной массы. Сущность изобретения акселерометр содержит цилиндрическую ампулу, заполненную магнитной жидкостью, инерционный элемент, помещенный в жидкость, генератор, фазочувствительный выпрямитель, усилитель, обмотку возбуждения, соединенную с генератором и опорным входом фазочувствительного выпрямителя, две сигнальные и силовую обмотки, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого последовательно соединен с усилителем , силовой обмоткой и резистором. Новым в устройстве является введение дополнительной обмотки возбуждения, расположенной непосредственно на ампуле и соединенной с источником постоянного тока , а также выполнение инерционной массы из магнитомягкого материала с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости. 1 ил Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 P 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874594/10 (22) 15.10.90 (46) 07.11.92. Бюл. N 41 (71) Производственное объединение "Ижевский механический завод" (72) А.10.Саблин, В.Б.Шрамек и А,Ю.Чухров (56) 1. Патент США N. 4047439, кл. G 01 P 15/08, 1978, 2. Авторское свидетельство СССР

N. 1508173, кл, G 01 P 15/08. 1987. (54) АКСЕЛ Е POMETP (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов акселерометром с жидкостным подвесом инерционной массы. Сущность изобретения: акселерометр содержит цилиндрическую ампулу, заполненную магИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений подвижных объектов акселерометром с жидкостным подвесом инерционной массы.

Известен акселерометр (США, патент

N. 4047439, кл. G 01 P 15/08), содержащий цилиндрическую трубку, заполненную жидкостью, в которую помещен цилиндрический постоянный магнит. Вокруг трубки расположены две возбуждающие и две измерительные обмотки. Измерительные обмотки соединены с возбуждающими посредством демодулятора.

Известен также акселерометр (СССР, а.с. N. 1508173, кл. G 01 P 15/08), взятый в качестве прототипа, который содержит трубчатый герметичный корпус, заполнен.. Ы 1774266 А1 нитной жидкостью, инерционный элемент, помещенный в жидкость, генератор, фазочувствительный выпрямитель, усилитель, обмотку возбуждения, соединенную с генератором и опорным входом фаэочувствительного выпрямителя, две сигнальные и силовую обмотки, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого последовательно соединен с усилителем, силовой обмоткой и резистором.

Новым в устройстве является введение дополнительной обмотки возбуждения, расположенной непосредственно на ампуле и соединенной с источником постоянного тока, а также выполнение инерционной массы из магнитомягкого материала с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости. 1 ил, ный магнитной жидкостью, инерционную массу, помещенную в жидкость, обмотку возбуждения, генератор, две сигнальные обмотки, синхронный детектор, усилитель, силовую обмотку, мост взаимной индуктивности, операционные усилители.

Недостатками известных устройств являются малый срок службы, обусловленный неблагоприятными для магнитной жидкости условиями нахождения в течение длительного времени в неоднородном магнитном поле постоянного магнита, Длительное действие этого фактора (в том числе и во время хранения) на магнитную жидкость приводит к перераспределению концентрации частиц вследствие процесса мвгнитодиффузии (Блум 3.Я., Майоров М.М„Цебере А.О. Магнитные жидкости, Рига, Зинатные, 1989.

1774266

35

45

55 с. 302). Процесс установления диффузионно-седиментационного равновесия может сопровождаться конвективным движением (Блум Э.P... Римша А.Я„Чухров А,Ю, Конвенция и массоперенос при высокоградиентной магнитной сепарации коллоидных частиц. Ж, "Магнитная гидродинамика", 1987, ¹ 22,, сс, 28-30), Как следствие будет происходить расслоение магнитной жидкости и магнитофоретическое оседание частиц на поверхность магнита, что, в свою очередь, со временем уменьшает способность жидкости поддерживать постоянный магнит во взвешенном состоянии, а, следовательно, сокращает срок службы акселерометра.

Цель изобретения — повышение срока службы акселерометра.

Поставленная цель достигается тем, что в акселерометр, содержащий цилиндрическую ампулу, заполненную магнитной жидкостью, инерционную массу, помещенную в жидкость, генератор, фазочувствительный выпрямитель, усилитель, обмотку возбуждения, соединенную с генератором и опорным входом фазочувствительного выпрямителя, две сигнальные и силовую обмотку, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фазочувствительного выпрямителя, который через усилитель соединен с силовой обмоткой и резистором, введена дополнительная обмотка возбуждения, расположенная непосредственно на ампуле и соединенная с источником постоянного тока, при этом инерционная масса выполнена из магнитомягкого материала с магнитной проницаемостью отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения.

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа.

Таким образом, заявленная совокупность признаков, характеризующая устройство, обладает критерием изобретения

"Существенные отличия" и обеспечивает

° достижение положительного эффекта — повышение срока службы акселерометра.

На чертеже изображена упрощенная конструктивная схема акселерометра.

Устройство содержит циликдрическую ампулу 1, заполненную магнитной жидкостью 2, инерционную массу 3, помещенную в жидкость 2, первую обмотку 4 возбуждения, две сигнальные обмотки 5. 6, включенные встречно, силовую обмотку 7, вторую обмотку 8 возбуждения, при этом первая обмотка 4 возбуждения соединена с генератором 9 (Быстров Ю.А., Мироненко И.Г.

Электронные цепи и устройства. М., Высшая школа, 1989, с. 121) и опорным входом фаэочувствительного выпрямителя 10 (Быстров Ю.А., Мироненко И.Г, Электронные цепи и устройства, M., Высшая школа, 1989, с. 124). На вторую обмотку 8 возбуждения подается напряжение возбуждения Up от источника постоянного тока (не показан).

Сигнальные обмотки 5, б соединены с сигнальными входами фазочувствительного выпрямителя 10 (Быстров Ю,А., Мироненко

И.Г. Электронные цепи и устройства. М„

Высшая школа, 1989, с, 126). Выход фазочувствительного выпрямителя 10 через усилитель 11 (Шульц Ю, Электроизмерительная техника. 1000 понятий для практиков. Справочник. М., Энергоиздат, 1989, с. 240) соединен с силовой обмоткой 7 и резистором 12.

Акселерометр работает следующим образом, При подаче напряжения 4 на вторую обмотку 8 возбуждения инерционная масса

3 намагни"ивается и приобретает свойства постоянного магнита. На ферромагнитное тело, помещенное в магнитную жидкость, при подаче магнитного поля действует дополнительная к силе Архимеда выталкивающая сила. Под действием выталкивающей силы инерционная масса начинает левитировать (Б.М.Берковский, В.Ф,Медведев, М.С.Краков. "Магниткые жидкости", M., Химия, 1989, с. 77).

При отсутствии ускорения инерционная масса 3 находится в устойчивом равновесии и занимает относительно ампулы 1, сигкальных обмоток 5, 6, возбуждающих обмоток 4, 8, а также силовой обмотки 7 симметричное положение. Сигнал на сигнальных входах фазочувствительнзго выпрямитиеля 10 отсутствует, т.к. сигнальные обмотки 5, б включены встречно. Следовательно, отсутствует ток на силовой обмотке 7 и падение напряжения на резисторе 12.

При наличии ускорения на инерционную массу 3 действует сила инерции F, которая выводит его из равновесия, что фиксируется сигнальными обмотками 5, 6.

Ра = а Vy (Рм Рмж), где а — действующее на массу ускорение, Vy — обьем инерционной массы; ом — плотност вещества инерционной массы,. р ж — плотность магнитной жидкости, 1774266 выполненная из магнитомягкого материала, размагничивается и не левитирует.

Акселерометр возвращается в первоначальное состояние. При этом остаточная намагниченность инерционной массы 3 остается порядка 10 А/м, в то время как остаточная намагниченность постоянного магнита обычно составляет =10 А/м. Поэтому в случае изготовления инерционной массы 3 и магнитомягкого материала магнитная жидкость 2 находится в условиях, препятствующих ее расслоению во время хранения. Таким образом достигается цель — повышение срока службы акселерометра.

4/у амхС

Составитель А. Саблин

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Заказ 3924 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

На выходе фазочувствительного выпрямителя 10 (ФЧВ) формируется постоянное напряжение, пропорциональное ускорению. Это напряжение усиливается усилителем 11 и подается на силовую обмотку 7, в 5 которой появляется ток, создающий в ампуле 1 магнитное поле. Магнитное поле тока в силовой обмотке 7 создает магнитную силу

Рм

FM =go фм — — Ммж) 7 Н Vy.

-7 где,и = 4 к 10 тн/м; рм — намагниченность материала инерционной массы 3 (цилиндра), рмж, рм — плотность магнитной жидко- 15 сти 2 и материала инерционной массы соответственно;

Ммж — намагниченность магнитной жидкооти 2; 9H — градиент магнитного поля, созда- 20 ваемого силовой обмоткой 7 и второй обмоткой 8 возбуждения;

Vy — объем инерционной массы 3 (цилиндра), которая возвращает инерционную массу 3 в 25 исходное положение.

Таким образом при равенстве Fa = FM происходит полная компенсация возмущающего воздействия. Ускорение а определяется так: 30

FM

Vy фм /Ъж)

Сигнал, пропорциональный ускорению, фиксируется в виде падения напряжения на резисторе 12. 35

После окончания работы акселерометра напряжение Uo с второй возбуждающей обмотки 8 снимается. Магнитное поле, которое создавалось второй возбуждающей обмоткой 8, исчезает, инерционная масса 3, 40

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий цилиндрическую ампулу, заполненную магнитной жидкостью, инерционный элемент, помещенный в жидкость, генератор, фазочувствительный выпрямитель, усилитель, обмотку возбуждения, соединенную с генератором и с опорным входом фазочувствительного выпрямителя, две сигнальные и силовую обмотки, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фаэочувствительного выпрямителя, выход которого последовательно соединен с усилителем. силовой обмоткой и резистором, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы акселерометра, в него введена дополнительная обмотка возбуждения, расположенная непосредственно на ампуле и соединенная с источником постоянного тока, при этом инерционная масса выполнена из магнитомягкого материала с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости,