Акселерометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со@в Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.74 (21) 2016365/18-10 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.12,75. Бюллетень № 45

Дата опубликования описания 09.08.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. H. Демиденко, В. H. Колесников и А. А. Варенов (71) Заявитель (54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, может быть:IpHMcHEHO при измерении горизонтальных ускорений малой величины, наприм р наклонов объекта.

Известны акселерометры, содержащие ампулу, частич |о заполненную жидкостью, и дат.ик перемещения жидкости. Чувствительность этих приборов понижена из-за вязкого трения жидкости о стенку ампулы.

Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен приводом врашения ампулы вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости, а ампула,выполнена в виде тора.

С целью использования ферромагнитной жидкости объем жидкости равен /, объема тора, а датчик, перемещения выполнен в виде индуктизпо"o датчика с Ш-образным сердечником, ооковые стержни которо",î охватывают сектор тора, равный 90.

На чертеже .показана .конструкция устройства.

На конце выходного вала 1 синхронно"o электродвигателя 2 закреплен диск 8 из немагнитного материала. На диске 8 закреплен полый стеклянный тор — ампула 4 с paGoчей ферр омагнитной жидкостью, заполняющей его объем на /,, которая является инерционной массой.

Для снятия электрического сигнала, пропорционального измеряемому ускореншо, применен Ш-образный индуктивный датчик с сердечником, на который навиты оомотх.": возбуждения К„и сигнальные обмо-.,ки 1," ; и У7,", включенные, встречно. Боковыс стержни сердечника охватыва1от сектоp В 90 . Для выставки датчика в нулевое положение может быть предусмотрено при"..особленпе, позволяющее перемещение его о окружпссти тора. Нулевым положением индуктн ного датчика считается положение, при котором магнитные потоки Ф, и Ф: одинаковы.

При отсутствии на обмотках синхронного электродвигателя напряжения тор неподвижен, и рабочая жидкость занимает уровень

Oo — ав.

Когда на электродвигатель подают U„„„ его выходной вал с тором начинает вращаться с;постоянной угловой скоростью. Вследствие вязкого трения рабочеи жидкости о внутренние стенки тора она занимает положение о,— а . Если датчик расположен так, как показано на рисунке, это соответствует его нулевому положению. В этом случае магнитные .потоки Ф, и Ф:, создаваемые обмоткой возбуждения W,, замыкаются по одинаковым магнитным цепям вследствие постоянности положения рабочей жидкости. Тогда э.д. с., Зо на водимые .магнитными потоками Ф1 — — Ф в

494698

М,, = m;l;gk = т.1Л, i«= 1

A1 F„— m V,.l @os «р.

М, = m l sin ср, ЕМ =М +Мр — М. откуда

60 сигнальных обмотках 1« ",, и W,", одинаковы по величине и противоположны по направлению. В этом случае U„,„= 0.

На рабочую жидкость при вращении полого тора действуют два момента:

1) момент вязкого трения где Л вЂ” коэффициент вязкого трения; т; — масса элементарной i-той частицы жидкости;

l, — расстояние от центра вращения тора О до i-той частицы жидкости (i = 1,2,3,..., n);

g — ускорение свободного падения; т — пр иведенная масса рабочей жидкости;

l — расстоян|ие от центра вращения @ тора О до приведенного центра масс рабочей жидкости;

2) момент тяжения: где «p — угол, составленный отрезком прямой, соединяющим центр;вращения тора О с центром масс рабочей жидкости О, п ри неподвижном состоянии тора и отрезком прямой, соединяю«цим центр вращения тора

0 с центром масс ртути О, во время его вращения с,постоянной угловой скоростью, т. е. угол между

00, и 00 .

Никакие другие моменты, кроме противоположно направленных М„и М,, на рабочую жидкость не действуют. В установившемся состоянии М„= М„и рабочая жидкость зани«мает положение a« — аь соответствующее границе устойчивости. Подставив значения обоих моментов, получим:

m,lЛ = m lsin «р.

Считая угол «pмалым,,à sin «p = «p, имеем тджх = m l«p, Любой новый возмущающий момент выводит рабочую жидкость из состояния устойч,ив ости.

Угловая скорость вращения электродвигателя должна обеспечивать ламинарное движение рабочей жидкости внутри полости тора, что значительно снижает ее вязкое трение о внутренние стенки тора, а также препятствует ее завихрениям и размыву торцовых концов.

Пусть теперь в направлении оси Х действует линейное горизонтальное ускорение которое создает силу инерции F,, направленную в сторону, противоположную действию скорения V„, и приложенную к центру масс ртути 0 . Эта сила «перемещает

5 рабочую жидкость внутри полости тора в сторону ее действия, т. е. выводит ее из состояния устойчивости. Вследствие этого сопротивление магнит ной цепи для магнитного потока Ф«повышается, а для Ф2 — снижается.

10 Э. д, с., наводимая в сигнальной обмотке, уменьшается, а в обмотке W", — увеличивается.

Напряжение U „,„ф О равно разности

15 э. д. с., наводимых в согнальных обмотках.

Если ускорение V, подействует в противополо жную сторону, фаза U,,. изменится на 180 .

20 Сила Р„создает момент инерции

Суммарный момент сил, приложенных к

25 центру масс рабочей жидкости относительно центра вращения тора О, 30 Раскрыв все моменты через их значения, получим тдИ + mV leos «p = m l sin «p.

Если угол «р мал настолько, что

cos «p = 1, à sin«p = «p, тl(дЛ+ V,.) = тд««р, откуда

V ср =Л+ —.

40 и

Напряжение U„,„çà«B|««ñèò от угла «р, т. е.

Первое слагаемое f(X) = Uo можно всегда свести к нулю путем установки индуктивного датчика в нулевое положение.

50 ТОгда

55 т. е на пряже ние на выходе индуктивного датчика зависит от горизонтального линейного ускорения, действующего на основание.

Предмет изобретения

1. Акселерометр, содержащий ам«пулу, частично заполненную жидкостью, и датчик перемещения жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительно494698

Составитель P. Александров

Техред А. Камышникова Корректор И. Сим кина

Редактор В. Полещук

Заказ 710/901 Изд. № 144 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» сти, ампула выполнена в виде тора, акселерометр снабжен при водом вращения ампулы

;вокруг оси, перпендикулярной ее,плоокости.

2. Акселерометр по п. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью использования ферроматнитнюй жидко"ти, объем жидкости равен /4 объема тор а, а датчик .перемещения выпол нен в виде индуктивного датчика с Ш-образным сердечником, боковые стержни которото охватывают сектор тора, равный 90 .