Электрокинетический измеритель линейного ускорения

 

а .;. „.,;-,:,, @@ т Ьн т н о-qбивал ч

<»> 6492I2

И (.=А

Соки Советских

О П

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ (61) Дополнительное к авт.

<22) Заявлено 25,07.77 (21 с,присовдинекием заявки ¹ (23) Пр,иоритет— (43) Опубликовано 30.12.78 (45) Дата опубликования о (51) Ч Кт - С 01 Р 15/08

Государственный комитет (53) УДК 531 768 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. С. Лидоренко, Б. И. Ильин, Б. Б. Кузьменко и В. А. Кузьмин (71) Зая.витель (54) ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

ЛИНЕЙНОГО УСКОРЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для преобразования линейного ускорения в электрический сигнал, и может быть использовано при измерении ускорения движущихся объектов, а также при измерении вибраций различных машин и механизмов.

Известен электрокинетический измеритель линейного ускорения (1), содержащий заключенный в контейнер электрокинетический преобразователь, представляющий собой корпус, ограниченный с торцовых сторон мембранами. Внутри корпуса установлена пористая преобразующая перегородка, разделяющая корпус на два объема, заполненных рабочей жидкостью, в каждом из них размещен электрод.

Возле одной из мембран преобразователя находится дополнительная камера, заполненная рту.тью для повышения чувствительности преобразователя.

Недостатком этого преобразователя является наличие мембран. Введение мембран в конструкцию приводит к сужению частотного диапазона преобразователя, уменьшению его чувствительности, значительному усложнению технологии его изготовления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является электрокинетический преобразователь линейного ускорения (2), содержагций корпус с жесткими торцовымп стенками, внутрь которого помещена преобразующая перегородка, разделяющая полость корпуса на две камеры, каждая из которы.; имеет электрод, рабочую жидкость, газовый объем, ограничитель перемещения газового объема. Ограничитель перемещения газового объема представляет собой жест1о кую стенку, в которой встроена трубка, открытая с обеих сторон. Газовые объемы выполняют роль упругих элементов. Прп действии ускорения вдоль продольной осн преобразователя инерционные силы, действующие на массу рабочей жидкости, создают на преобразующей перегородке перепад давления, вызывающий перетекание жидкости через перегородку и, следовательно, появление разности потенциалов на

2о электродах.

Одним из недостатков этого преобразователя является наличие участков поверхности раздела жидкость — газ относительно большой площади. При работе преобразователя слои жидкости, находящиеся волцзи этой поверхности колеблются, что приводит к появлению дополнительных гармоник в спектре выходного сигнала. Другой недоста.ок известной конструкции — зназО чительпая чувствигельность его к поперечно действующим ускорениям, которая приводит к ухудшению его диаграммы направленности.

Цель изобретения — снижение коэффициснта нелинейных искажений и уменьшение поперечной чувствительности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в известном электрокинетическом измерителе линейного ускорения ограничители перемещения газовых обьемов выполнены в виде пористых перегородок, а полость корпуса между газовыми объемами заполнена рабочей жидкость|о, при этом граница раздела жидкость — газ лежит в порах ограничителей перемещения.

На чертеже схематически представлена конструкция предлагаемого электрокинстического измерителя линейного ускорения.

Он содержит корпус 1, внутри которого установлена преобразующая перегородка 2, разделяющая полость корпуса на две камеры. По обе стороны от перегородки установлены электроды 8. Внутри корпуса по обе стороны от перегородки расположены ограничители 4 перемещения газовых объемов 5.

Ограничители 4 перемещения газовых объемов выполнены в виде пористых перегородок с разными слоями а и Р, отличающимися друг от друга величиной среднего размера пор. Полости, лежащие между ограничителями перемещения газовых объемов, и частично поры ограничителей заполнены рабочей жидкостью б, причем граница раздела жидкость — газ целиком лежит в порах ограничителей.

Размеры пор, а также размеры (толщина и площадь) самих пористых перегородок выбирается от конкретного назначения преобразователя, исходя из динамического и частотного диапазонов измеряемых ускорений. В том случае, когда необходимо обеспечить высокую чувствительность преобразователя, размеры пор подбирают такими, чтобы суммарное гидравлическое сопротивление пористых перегородок было меньше гидравлического сопротивления преобразующей перегородки 2. При этом условии не происходит снижения чувствительности преобразователя к действию измеряемых продольных ускорений из-за торможения рабочей жидкости за счет трения в порах пористых перегородок. Размеры пористой перегородки должны соответствовать тому, чтобы при максимальных амплитудах объемного перемещения рабочей жидкости через преобразующую перегород«у 2 граница раздела жидкость — газ не выходила за пределы пористой перегородки.

Пористые перегородки могут быть изготовлены как с однородной, так и с неоднородной по толщине перегородки пористой структурой.

Неоднородная пористая структура обеспечивает лучшее удержание границы раздела жидкость — газ в порах. Наиболее мслкопористые запорные слои следует располагать со стороны рабочей жидкости, которой в полости корпуса должно быть столько, чтобы граница раздела жидкость— газ (a и б) проходила в более крупнопористой части перегородки.

Преобразователь работает следующим образом.

При воздействии линейного ускорения, направленного по продольной оси преобразователя, под действием сил инерции происходит перетекание рабочей жидкости через преобразующую перегородку 2 и на электродах 3 появляется разность потенциалов, пропорциональная действующему на преобразователь ускорения. Перетекающая жидкость сжимает («растягивает») газовые объемы, которые играют роль упругих элементов, возвращающих жидкость в исходное состояние после прекращения действия ускорения.

При этом в течение всего времени действия ускорения границы раздела рабочая жидкость — газ а и б перемещаются внутри пористых перегородок. Свободные колебания границ а и б будут задемпфированы трением жидкости о стенки пор перегородки. Несмотря на то, что рабочая жидкость не ограничена сплошными стенками, она за счет упругости газовых объемов и действия поверхностных сил надежно удерживает в средней части пористой перегородки даже при относительно большом размере ее пор.

Преимущество ограничителя перемещения с неоднородной по толщине пористой структурой по сравнению с ограничителем с однородной структурой состоит в том, что исключается вероятность пробоя газового пузыря (объема) в жидкость даже при больших ускорениях, сводится к минимуму влияние капиллярных сил на упругие свойства газовых объемов.

В отличие от известного преобразователя в предлагаемой конструкции продольное ускорение не вызывает появления разности уровней рабочей жидкости при наличии поперечного ускорения, Это обусловлено тем, что продольное ускорение лишь перемещает границы раздела а и б в направлении действия ускорения, причем указанные границы находятся в соответствующих пористых перегородках. Следовательно, поперечное ускорение не создает перепада давления на преобразующей перегородке 2 и соответственно разности потенциалов на электродах, искажающей величину выходного сигнала.

Формула изо бр етения

Электрокинетический измеритель линейного ускорения, содержащий корпус с жесткими торцовыми стенками, внутрь которо640212

Составитель В. Ковнисаренко

Редактор E. Караулова Техред С. Антипенко Корректор С. Файн

Заказ 1007/1573 Изд. № 792 Тираж 1080 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушскан наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» го помещена преобразующая перегородка, разделяющая полость корпуса на две камеры, каждая из которых имеет электроды, рабочую жидкость, газовые объемы, ограничители перемещения газовых объемов, 5 от л и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью снижения коэффициента нелинейных искажений и уменьшения поперечной чувствительности преобразователя, ограничители перемещения газовых объемов выполнены в виде пористых перегородок, при этом граница раздела жидкость — газ расположена в порах ограничителей перемещений.

Источники информации, принятые во вниман;е при экспертизе:

1. Касимзаде М. С. Электрокинетические преобразователи информации. M., Энергия, 1973, с. 87.

2. Электрохимпческне преобразователи первичной информации, сб. N., «Машиностроение», 1969, с. 186.