Линейный акселерометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

""678427 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2102.77 (21) 2454380/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 01 P 15/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 050879. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 05,0879 (53) УДК 5 31. 7 6 8 (088. 8) (72) Автор изобретения

Ю.А.,брамов (7т) Заявитель (54) ЛИНЕИНЫЙ АКСЕЛЕРОИЕТР является функцией параметра h, определяющего количество жидкости в сосуде, имеющем радиус Q и высоту Н

5 (uu — угловая скорость вращения сосуда), акселерометру присущи погрешности, обусловленные изменением этого параметра при изменении температуры. В подобном приборе не предусмотрено специальных мер по снижению температурной погрешности.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем снижения температурной погрешности. В описываемом акселерометре это достигается тем, что на внутренней поверхности сосуда выполнен кольцевой выступ, высота которого определяется иэ соотношени я .

20 o, ) Х, сс тмт

2 11 а -Ь 3 S o)dr-Õð(ò)äò

-Г. т„

На чертеже схематически представлен описываемый акселерометр.

Он содержит сосуд 1 с кольцевым выступом 2, жидкость — чувствительный элемент 3 с болыаим коэффициентом отражения, например ртуть, приводной двигатель 4 постоянной ско3Q рости; торцовые прозрачные крышки 5, источник 6 света и фотоприемняк 7.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений.

Известны акселерометры, содержащие полый цилиндр с жидкостью, которая составлена из смеси двух компонентов различной вязкости и прозрачности, привод постоянной скорости и фотоэлектрическую систему измерения положения жидкости (1j. Однако .срок службы такого прибора, определяемый, в основном, стабильностью характеристик компонентов жидкости, сравнительно мал. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акселерометр, в котором чувствительным элементом является жидкость, частично заполняющая полый ротор, приводимый в равномерное вращение двигателем. Жидкость имеет большой коэффициент отражения, на- пример ртуть, а съем информации осуществляется с помощью оптико-электронного датчика (21. Срок службы подобного акселерометра увеличен; од-. нако, в силу того, что коэффициент передачи К

„,2

-=-- "-1 (51)М. Кл.2

3 б 78427

Сосуд 1 приводится в равномерное вращение с угловой скорбстью (e двигателем 4. При наличии вдоль измерительной оси, совпадающей с осью вращения сосуда, вектора линейного ускорения j свободная поверхность жидкости принимает форму параболоида 5 вращения, уравнение которого н

2 2 2 о

2 2 . 2 о щг Н Н где т- радиус свободной поверхности жидкости;

Н вЂ” высота сосуда;

6 — радиус сосуда;

Ьо- уровень жидкости в сосуде при Uu -"О;

Ь вЂ”. радиус кольцевого выступа;

h —.т .толщина кольцевого выступа, подлежащая определению.

Параметр h определим из условия неизменности объема жидкости при изменении температуры, т.е. из условия неизменности параметра hp.

Объем жидкости в неподвижном сосуде равен чр а (b - h)+T(b И, (3) т.е. полагаем, что кольцевой выступ полностью находится в жидкости.

Дифференциал выражения (3) при условии, что +=const в диапазоне температуры (T< T>), р ен

dV=fC(2ab da-2ahda-а dN+2bdbb b dh),(4) тг Т2 т, da=a ) (,(T)dT; db=Ь ((.(T)dT; db.-») I>(.(T)dT т„ т„ где

Укаэанный способ реализуется следующим образом. От источника б света световой сигнал через торцовую крышку 5 поступает на свободную поверхz=î ность жидкости в точку с координа и то

=0,5 Н и, отражаясь, через вторую крышку 5 поступает на фотоприемник 7.

Выходной сигнал фотоприемника пропорционален углу >-, т.е. несет информацию о величине ускорения .

Сравнение выражений (1) и (9) для

20 коэффициентов передачи показывает

I что в первом случае изменение темпеРатуры пРиводит к изменению объема жидкости и, тем самым, ведет к появлению дополнительной (температурной) погрешности в измерении ускорения.

25 Во втором случае, т.е. в случае измерения ускорения описываемым акселерометром, выбором материала сосуда и жидкости достигается компенсация изменения объема жидкости, т.е. параметра hp, изменением объема сосуда, а кольцевой выступ при этом выполняет роль нелинейного элемента, компенсирующего нелинейную зависимость в изменении объемов жидкости и сосу

В суда.

35 результате удается снизить температурную погрешность прибора в диапазоне температур (Т Т )

2 тг дЧ=ч I (ь(т)с>т. (5) т1

Здесь Т вЂ” температура; о(, (Т) и р(Т) — коэффициенты соответственно линейного расширения материала сосу- 40 да и объемного расширения жидкости.

Из выражений (3) и (5) имеем

Формула изобретения

Линейный акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью, с большим коэффициентом отра45 жения, приводной двигатель постоянной скорости и фотоэлектрический датчик положения жидкости, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения температурной погреШности, на

50 в нутренней поверхности сосуда выполнен кольцевой выступ, высота которого определяется из соотношения а и=

2 - Ь тг

Х ((т)6т

ы ((т)ат- ((тес)т т, т, 55

60 где а,b

T о

I тг . а2 н f. (T )dT аг-Ьг 1 Гг

Ь f (т)ат- P(T)dT

Т1 т, С учетом выражения (б) уравнение свободной поверхности вращающейся жидкости записывается в виде

Н т2

Ъо Г, (T)dT

= — — > — g4a (+ н ь| ((т)ж- (((т)дт

1 т„

При этом в выражении под и пониMaeTcR его номинальное значенйе, т.е. значение при Т=Т, . (Для съема информации в акселерометре используется способ, основанный на измерении угла поворота касательной к свободной поверхности жидкости в точке Z 0,5 Н. Выбором параметров прибора обеспечивают линейную зависимость угла поворота у от усксрения "= К), (8) (K=T"

Х p.(T)dT uua тг тг (9) ь Хыт)ат- Гр(трат

Ti т, — радиусы сосуда и кольцевого выступа соответственно; — температура; — уровень жидкости в неподвижном сосуде прн температуре Т1, 678427

Составитель H.Ìàðàõoâñêàÿ

ТехредЛ.Алферова Корректор Г Назарова

Редактор Л.Тюрина

Заказ 4550/35 Тираж 1090 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,г.ужгород, ул.Проектная,4

А(Т), (.(Т) — коэффициенты линейного и объемного расширения материала сосуда и жидкости соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.6

1, Авторское свидетельство СССР

9479034, кл. G 01 P 15/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9415583, кл. G 01 Р 15/08, 1972.