Акселерометр

 

(72) Авторы изобретения

Ф. Ф. Менде, H. Ф» Рыбалка и А. В. Пальчик

Харьковский физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР (7!) Заявитель (54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Йзобретение относится к измерению параметров движения, в частности к àêñåлерометрам с жидкостной инерционной массой, и может быть также использовано для измерения ускорения силы тяжести.

Известен акселерометр, содержащий полый цилиндр, част.очно заполненный непрозрачной жидкостью и связанный с приводом, обеспечивающим постоянную скорость вращения цилиндра, источник света и фотоприемник (1). его недостатком является относительно низкая точность измерений, обусловлен. ная использованием фотоэлектрической си сгемы, выходной сигнал которой зависит

or изменения параметров фотоприемника, источника света, жидкости и материала вращающейся камеры. Акселерометр, содержащий вращающуюся, частично заполненную жидкостью каме ру, привод вращения и фотоелектрический . датчик положения поверхности жидкости, папключенный к входу регулятара, обаадаег низкой чувствительностью обусловлен

2 ной ограничениями конструктивных размеров устройства f2 t.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является устройство, содержащее жидкостной датчик в виде ампулы, частично заполненной жидкостью, привод с регулятором ско- рости вращения привода, обеспечивающий врйпьние датчика, и систему съема инфор-мации о перемещении жидкости. В нем ампула выполнена в виде гсра, а в случае наполнения ампулы ферромагнитной жидкостью датчик перемещения может быть выполнен индуктивным f3).

Акселеромегр обладает недостаточно высокой чувствительностью и точностью измерения ускорения. Так чувсгвительность определяется величиной отклонения поверхности жидкости при вращении ампулы с угловой скоростью Ш or положения, занимаемск î жидкостью в ампуле при

О О. Высокой чувствительности нельзя достигнуть по конструктивным причинам, поскольку для измерения величины ускоединен с входом регистрирующего устройства 9.

Устройство работает следующим образом.

Платформа 1 приводится во вращение двигателем-приводом 3 с постоянной скоростью Жо . Трубка 2 освещена парал- лельным пучком света от формирователя

4, который приводится во вращение вместе с трубкой 2 и зеркалом 5, При этом пузырек газа„расположенный в трубке 2, проектируется с помощью зеркала 5 на фо» топриемник 6, который размещен таким образом, что на него поочередно за один период вращения трубки 2 попадает только половина изображения пузырька; либо ниж няя, либо верхняя. Эти моменты определяются сигналом с фотопрерывателя 8, при этом происходит считывание информации с фотоприемника 6 и оба сигнала поступают на вход дифференциального усилителя 7. B случае, если два сигнала, по-. ступающие с фотоприемника 6 за один период вращения платформы 1, равны, с выхода усилителя 7 не поступает управляющий сигнал на двигатель-привод 3. Если же сигналы не равны (т.е. произошло изменение действующего вертикально ускорения), усилитель 7 формирует управляющий сигнал на двигатель-привод 3, что приводит к изменению скорости вращения платформы 1 в сторону устранения рассогласования. Измерительное устройство 9 формирует изменение скорости вращения йЮ о, которое несет в себе информацию об измеряемом ускорении. Такой съем информации о положении газового пузырька исключает дрейф нуль-пункта устройства эа счет изменения характеристик фотоприемника 6 и усилителя 7 за время, которое больше периода вращения платформы 1..В результате точность измерения ускорения выше.

Конструкция обладает относительно высокой чувствительностью благодаря опр еделению смещения положения газового пузырька от положения динамического равновесия при изменении ускорения.

Акселерометр, содержащий жидкостный датчик в виде ампулы, частично заполненный жидкостью, привод с регулятором скорости вращения привода, обеспечивающий вращение датчика, и систему съема информации о состоянии жидкости, о т л из 853554 рония порядка 10 м/сек необходимо иметь вертикальный размер ампулы

ni 10м, что трудно осуществить практи-, чески.

Низкая точность измерения ускорения

5 обусловлена тем, что акселерометр обладает температурным дрейфом и чувствителен к влиянию боковых и вибрационных ускорений.

Зля повышения чувствительности и точ- 0 ности измерения ускорений в предлагаемый акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положения зеркала относительно фотоприемника, а жидкостной датчик выполнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под углом к оси вращения, а система съема информации выполнена в виде формироваУ теля параллельного пучка света, установленного .". одной. стороны ампулы, зеркала, установленного на оси вращения с другой ее стороны, и фотоприемника, установленного по оси вращения, причем выход фотоприемника подсоединен к одно- 25 му из входов дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом сигналиэатора положения зеркала, а выход усилителя соединен с регулятором скорости вращения привода. 30

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра, Устройство содержит платформу 1, на которой под углом к ней установлен жидкостной датчик, выполненный в виде проз- 55 рачной трубки 2, заполненной жидкостью с пузырьком газа. Трубка 2 частично заполнена смачивающей жидкостью таким образом, что оставшееся пространство образует газовый пузырек, заполненный насы- 40 щенными парами жидкости. Только при этих условиях отсутствует "сухое трение (типа прилипания пузырька к стенкам трубки 2). Платформа 1 соединена с двигателем-приводом 3. Система съема инфор- 5 мации - содержит формирователь параллельного пучка света 4, зеркало 5 и фотоприемник 6, Формирователь параллельного пучка света 4 и зеркало 5 установлены на платформе 1 жестко по,отношенню к 50 .трубке 2.

Выход фотоприемника 6 соединен с одним из входов дифференциального усилителя 7, второй вход которого соединен с выходом фотопрерывателя 8 - сигнализатора 55 положения зеркала относительно фотоприемника, а выход с входом двигателяпривода 3. Выход двигателя-привода 3 соФормула изобретен ия

5 8535 ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности Измерения ускорения, в акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положения зеркала относительно фотоприемника, а жидкостной датчик выполнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под углом к оси вращения, система сьема информации выполнена в виде о формирователя параллельного пучка света, установленного с одной стороны ампулы, зеркала, установленного на оси вращения с другой ее стороны, и фотоприемника, установленного по оси вращения, причем вы- з ход фотоприемника подсоединен с одному

54 ь из входов дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом сигнализатора положения зеркала, а выход усилителя соединен с регулятором сксрости вращения привода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 475552, кл. G 01 P 15/08, 0 4.07. 73.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 446833, кл. G 01 P 15/08, 16.0 1. 73.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 494698, кл. G 01 P 15/08, 10.04.74 (прототип).

Составитель К. Лукомский

Редактор O. Филиппова Техред Н.Ковалева Карректор Н. Швыдкая

Заказ 5665/21 Тираж 907 Подписи м

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, м осква, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ЦПИ "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4