Акселерометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11> 637677

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.08.76 (21) 2399842/18-10 с етрисоединением заявки №вЂ” (23) П р иор итет— (43) Опубликовано 25.04.78. Бюллетень М 15 (45) Дата опубликования описания 01.02.79 (51) М.Кл. С 01 P 15/08

Государственный комитет (53) УДК 531.768 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

П. В. Яковлев

:(71) Заявитель (54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям параметров движения подвижных объектов.

Известны акселерометры с гидродинамическим подвесом подвижной части, содержащие вращающийся, частично заполненный жидкостью сосуд и твердое тело с осевым сквозным каналом (1, 2, 3). Однако низкая точность известных акселерометров обусловлена влиянием деформации жидкости подвеса на датчики смещения, в частности на фотоэлектрические датчики смещения.

Цель изобретения заключается в повышении точности. В описываемом акселерометре это достигается тем, что он снабжен двумя прозрачными цилиндрическими шайбами, укрепленными на торцах твердого тела напротив фотоэлектрических датчиков смешения.

На чертеже показана упрощенная конструктивная схема описываемого акселерометра.

В корпусе 1 акселерометра размещен полый герметический сосуд 2, внутренняя полость которого выполнена в виде кругового цилиндра 8. Сосуд выполняют из прозрачного материала (торцовые части могут выполняться из непрозрачного материала) и устанавливают в подшипниковых узла.х

4. Сосуд приводится во вращение вокруг полярной оси Х электрическим двигателем (на чертеже не показан) с угловой скоростью со. Внутри него находятся цилиндрическое твердое тело 5 (называемое в дальнейшем просто тело) и прозрачная жидкость б в,небольшом объеме. Свободную часть сосуда занимает какой-либо газ в смеси с парами жидкости или просто пары жидкости (частичное заполнение жидкостью) . Тело 5 имеет сквозное отверстие

7 для перетекания газа. В нем укреплена ферромагнитная масса в виде, например, кольца 8, Ферромагнитная масса может быть выполнена также в виде постоянного магнита. На торцах тела 5 укреплены прозрачные цилиндрические шайбы 9.

Тело 5 имеет такую конструкцию, что его масса больше массы рабочей жидкости, которую вытесняет тело, будучи в нее полностью погруженным.

В корпусе 1 акселерометра установлено устройство 10 для создания силы обратной связи. Она может иметь различную конструкцию, например в виде соленоида, обмогка которого подключена к выходу усилителя 11. Кроме того, в корпусе 1 в зоне прозрачной части тела 5 укреплены источники

12 излучения, посылающие на сосуд 2 орЗО ганизованный поток излучения. Диамет637677

45

55 рально противоположно источникам 12 в корпусе 1 прибора укреплены фотоприемники 18 (могут, например, применяться площадные фотодиоды), которые соединены по дифференциальной схеме и подключены на вход усилителя 11.

При включении подается питание на электрический двигатель и усилитель 11.

При этом начинают вращаться сосуд 2, за счет сил вязкости — вращается жидкость б, а также — тело 5. При некоторой скорости вращения происходит радиальное центрирование тела 5, и оно освобождается от действия сил сухого трения, приобретая при этом возможность свободно перемещаться вдоль оси чувствительности (оси Х).

В процессе радиального центрирования тела 5 оно может (в общем случае) оказаться в произвольном положении по отношению к полярной оси сосуда (иметь ненулевую координату Х). Установка тела 5 в,нулевое положение осуществляется обратной связью. Кроме того, оно может быть установлено в нулевое положение путем подачи на обмотку соленоида 10 напряжения от отдельного источника питания без использования обратной связи.

Система съема информации о положении тела 5 на оси Х работает следующим образом. Цилиндрическое прозрачное тело сосуда 2, слой прозрачной жидкости 6 между сосудом и телом 5 и его прозрачная часть (шайбы 9) образуют оптическую цилиндричвскую систему (линзу), которая собирает за сосудом 2 падающий на него параллельный пу юк лучей в яркую узкую полоску. Пройдя через линзу, лучистый поток попадает на фотоприемники 18, чувствительные слои которых располагаются в фокальной плоскости линзы.

Фотоприемники 18 соединены по извест ной дифференциальной схеме.

Если тело 5,находится в нулевом поло>кении, то лучистые потоки от источников

12, частично задерживаясь непрозрачной частью тела 5, проходят цилиндрическую линзу и дают одинаковую «засветку» фотоприем ников 18. При смещении тела 5,в ту или другую сторону на выходе фотоприемников 18 появляется электрический сигнал, величина которого пропорциональна смещению тела 5, а полярность определяет направление его смещения от нулевого положения. Сигнал фотоприемников 18 поступает на вход усилителя 11, к выходу которого подключена обмотка соленоида 10 обратной связи.

При движении акселерометра в направлении оси чувствительности с ускорением

1 тело 5 перемещается в сторону, противоположную ускорению. На фотоприемниках

18 возникает электрический сигнал, который усиливается усилителем 11. По обмотке соленоида 10 течет ток и создается сила, приложенная к телу 5, пропорциональная его смещению от носительно нулевого положения и направленная в противоположную сторону. При постоянном ускорении силы, действующие на тело 5, уравновешиваются, .и оно не перемещается вдоль сосуда.

Выходным сигналом акселерометра является ток обратной связи, протекающий по обмотке соленоида 10.

Введение в состав подвижной части прозрачных шайб 9 позволяет исключить деформацию слоя жидкости на пути лучистого потока источников 12 из-за вибрационных возмущений, действия ускорения и теплового расширения. Это приводит к повышению точности датчика смещения и увеличению устойчивости акселерометра.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий вращающийся полый прозрачный цилиндр, частично заполненный прозрачной жидкостью, помещенное в сосуд твердое цилиндрическое тело с ферромагнитной вставкой и осевым сквозным каналом, два фотоэлектрических датчика смещения, установленные вне цилиндра по торцам твердого тела, обмотку обратной связи и усилитель, включенный между датчиками смещения и обмоткой обратной связи, отличающийся тем, что, с цель ю повышения точности, он снабжен двумя прозрачными цилиндрическими шайбами, укрепленными на торцах твердого тела напротив фотоэлектрических датчиков смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Беклемищев А. И. Кандидатская диссертация. МАИ, 1965.

2. Андрейченко К. П. О цилиндрическом гидродинамическом подвесе на подвижном основании. Известия вузов, «Приборостроение», 1976, № 12.

3. Горенштейн И. А. и Шульман И. А.

Инерциальные навигационные системы.

«Машиностроение», 1970.

637677

Составитель А. Широченский

Техред А. Камышникова Корректор И. Симкина

Редактор Л, Тюрина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1137/44 Изд. № 357 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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