Акселерометр вертикальных ускорений

 

mr лч атт

) 1 зР, п11 493735

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.07.74 (21) 2049148/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30.03.76 (51) М. Кл. G 01р 15/08

Госуаарствениый комитет

Совета Мииистров СССР по делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 531.768(088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Демиденко и А. А. Варенов (71) Заявитель (54) АКСЕЛЕРОМЕТР ВЕРТИКАЛЬНЪ|Х УСКОРЕНИИ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении вертикальных ускорений.

Известны акселерометры, содержащие изоляционный корпус с системой каналов, частично заполненных токопроводящей жидкостью, и датчик сопротивления.

Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем, что в нем система каналов выполнена в виде замкнутого прямоугольника с различными сечениями вертикальных каналов, причем канал с большим сечением снабжен инерционной массой, подвешенной в упругом горизонтальном герметичном подвесе, а свободное от токопроводящей жидкости пространство замкнутого канала заполнено изоляционной жидкостью меньшей плотности, Это позволяет повысить чувствительность акселерометра.

На чертеже представлена принципиальная схема акселерометра вертикальных ускорений.

Основу прибора составляет корпус | из изоляционного материала, внутри которого имеется замкнутый канал цилиндрической формы.

Площадь Si поперечного сечения левой вертикальной трубки в несколько раз больше площади S> поперечного сечения правой вертикальной трубки. В левой трубке на упругих элементах 2, выполненных в виде дисков, подвешена инерционная масса 3 в виде сплошного цилиндра. жесткость упругих элементов в осевом направлении значительно меньше их жесткости в радиальном направлении. Нижняя часть замкнутого цилиндрического канала до середины правой вертикальной трубки (уровень 01) заполнена токопроводящей жидкостью с плотностью рь,остальная часть замкнутого канала нетокопроводящей жидкостью с плотностью р (рь Инерционная масса с упругими элементами 2 исключает протек жидкости из верхней в нижнюю часть левой вертикальной трубки.

В качестве датчика съема и преобразования сигнала может быть применена мостовая схема, в одну из диагоналей которой включено постоянное напряжение, а со второй снимается управляющий сигнал У„„, пропорциональный измеряемому ускорению. (Первое плечо моста — резистор R>, второе — резистор

Ре — — R>, третье — балансировочное сопротивление Ra четвертое — потенциометр 4 и токопроводящая жидкость) .

Удельное сопротивление токопроводящей жидкости значительно меньше удельного сопротивления потенциометра 4.

Регулировка прибора проводится балансировочным сопротивлением Rg таким образом, что, если на прибор не действует никаких ускорений, кроме ускорения земного тяготения

30 g, на выходе мостовой схемы U„= О.

493735

Принцип работы акселерометра вертикальных ускорений состоит в следу ощем.

Пусть на корпус прибора, установленного на подвижном объекте, действует вертикаль5 ное ускорение УФО, направление которого указано на чертеже. В этом случае на сплошной цилиндр действует сила инерции

F„„= m(д+ у) =а ои.Я„(д+у), где m — масса сплошного цилиндра;

10 а — высота сплошного цилиндра; рц — плотность материала цилиндра;

5ц — площадь поперечного сечения цилиндра.

На обе жидкости также действует сила инерции: на жидкость с плотностью р1 в левой вертикальной трубке

F„, = m, (д + ii) =- 1,, S, (д+ g), на жидкость с плотностью р2 в левой вертикальной трубке

1 иж,: лгж,(д+ у): 12 "а Si (я+ у)1 где m „m, — массы жидкостей соответстII JIOTFIOCTbIO 01 и рд, 25 заполняющих левую вертикальную трубку;

l и 1 — размеры, указанные на чертеже.

Силы Г „, F„„„F„„., направлены в сторо- 50 ну, противоположную ускорению у. Под действием этих сил сплошной цилиндр перемещается в сторону их действия на расстояние

Л1, вследствие чего какой-то объем жидкости

Ло=Л1 S вытесняется из нижней части ле- З5 вой вертикальной трубки и поднимается по правой вертикальной трубке на высоту

Лй = — .И, 2

40 линия раздела жидкостей занимает уровень О .

Действию сил F„., Г,ж, и F„,. противодействует, во-первых, сила жесткости упругих элементов подвеса сплошного цилиндра „, =-;. Al, где u. — коэффициент жесткости упругих элементов, во-вторых, сила инерции жидкостей в правой вертикальной трубке, которая с учетом перемещения линии их раздела на величину

ЛЙ равна - = (.;, (h, + Лй)+5, ... (h,+hh)J (g+y), где hi и h> размеры указанные на чертеже

Уравнение равновесия в установившемся режиме работы прибора после приведения всех сил к ценгру сплошного цилиндра О и выполнения необходимых математических преобразований записывается в виде 2 а S„ i„g = Лй (» — +(о, — р,) Q

51 откуда

ЛЬ= а S„,(„ 2

+ (i — 2) (Ss + S2) (у + у)

S)

Из выражения (2) видно, что перемещение линий раздела жидкостей на величину ЛЙ линейно зависит от измеряемого ускорения у.

Наличие Ah вызывает разбаланс мостовой схемы, потенциалы точек 1 и 4 становятся разными, и с диагонали снимается управляющий сигнал определенной полярности (сиг — где lг — крутизна потенциометра 4. у (2) Предмет изобретения

Лкселерометр вертикальных ускорений, содержащий изоляционный корпус с системой каналов, частично заполненных токопроводящей жидкостью, и датчик сопротивления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, система каналов выполнена в виде замкнутого прямоугольника с различными сечениями вертикальных каналов, причем канал с большим сечением снабжен инерционной массой, подвешенной в упругом горизонтальном герметичном подвесе, а свободное от токопроводящей жидкости пространство замкнутого канала заполнено изоляционной жидкостью меньшей плотности, 493735

Составитель P. Александров

Техред E. Митрофанова

Редактор И. Грузова

Корректор В. Брыксина

Заказ 442/16 Изд. № 2019 Тираж 902 Подписное

14НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2