Акселерометр

 

О П И С А Н И Е (,853555

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиx

Соцмалмстмчесими

Республик (61 ) Допол н и тел ь ное к а вт. с вид- ву (22) Заявлено 10. 10.79 (2)) 2825З81/18-10 {5 () Я Кл

G 01 Р 15/08 с присоединением заявки №

Гасударственный камнтет

С С С".

II0 46JI3M нзебретеннй

N втерытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 07,08.81. бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 10,08 8 1 (53) УДК З1.768 (088.8) А. В. Пальчик, В. И. Орейнич и Ф. Ф, Менде (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Харьковский физико-технический институт низк температур AH Украинской ССР (54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к иэмеренито параметров движения, в частности к акселерометрам с жидкостной инерционной масcoN, и может быть также использовано для измерения ускорения силы тяжести.

Известные акселерометры, содержащие ампулу, частично заполненную жидкостью, и датчик перемещения жидкости, имеют недостаточную чувствительность из-эа вязкого трения жидкости о стенку ампулы (1).

Акселеромегры же с жидким чувст вигельным элементом, заключенным во вращающемся сосуде, связанным с приводом постоянной скорости, и с фотоэлектрической системой измерения положения жидтЗ кости обладают дополнительной погрешностью вследствие влияния боковых и вибрационных ускорений f?).

Наиболее близким по технической сущЗО ности и достигаемым результатам является устройство, содержащее установленную с воэможностью вращения вокруг вертикальной оси емкость, заполненную жид2 костью из двух компонент с различной оптической прозрачностью, и фогоэлектричес кую систему измерения положения жйдкости с источником света и фотоприемником, расположенным на границе раздела жидкостей. В нем жидкость состоит из смеси двух компонент с различными плотностями и с различными коэффициентами оптиче скоГ- прозрачности, боковые стенки цилиндра выполнены прозрачными, а источник света и фотоприемники расположены неподвижно напротив диаметрально прогивоп<ъложных сторон цилиндра, причем фотоприемники установлены в зоне теневой проекции границы раздела жидкостей. Лля получения информации о величине и знаке ускорения применяется фотоэлектрический . способ, основанный на использовании теневой проекции параболоида вращения (поверхности раздела между двумя жидкостями) на плоскость расположения фотс . электрических приемников (.З1 .Однако такой акселерометр обладаег не. достаточно высокой чувствительностью в

$S

3 8535 связи с тем, что степень перераспередления теневой проекции параболоида вращения, цо плоскости расположения фотоэлектрических приемников не определяется объемом жидкости, заполняющей полый цилиндр.

Зля повышения чувствительности аксе лерометра в нем еМкость выполнена в виде двух одинаковых сосудов, соединенных между собой прозрачной капиллярной трубой с горизонтальным средним участком, с боковых сторон которого расположены источник света и фотоприемник, причем вертикальная ось одного из сосудов совпадает с осью вращения емкости.

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра.

Акселерометр содержит два одинаковых цилиндрических сосуда 1 и 2, заполненных жидкостью, состоящей из двух химически не взаимодействующих между собой компонент 3 и 4 с различной степенью оптиче ской прозрачности, прозрачную капиллярную трубку 5, соединяющую сосуды 1 и 2, источник света 6, фотоприемник 7, противовес 8, предназначенный для центрирова25 ния платформы 9, на которой установлены все описанные выше элементы. Токосьем 10 предназначен для питания источника света 6 и для снятия информации о величине ускорения с фотоприемника 7. Ак30 селерометр имеет подшипники 11, двига» тель-привод 12, измерительный усилитель

13. Вертикальная ось сосуда 1 совпадает с осью вращения платформы 9. А ось сосуда 2 смещена относительно оси враще35 ния платформы 9 на величину не менее диаметра сосуда 1.

Акселерометр работает следующим образом.

При вращении платформы 9 с угловой скоростью (свободная поверхность вращающейся жидкости в обоих цилиндрических сосудах 1 и 2 принимает форму параболоида вращения, а столб жидкости, 45 находящейся в горизонтальной части сообщающей трубки 5, будет перемещаться в сосуд 2 под действием центростремительной силы до тех пор, пока сила давления со стороны вошедшей в сосуд 2 жидкости не достигнет такой величины, которая обе50 спечивает горизонтальному столбу жидкости в трубке 5 необходимое центростреми тельное ускорение. Угловая скорость Ж выбирается такой, чтобы граница раздела

55 двух компонент жидкости 3 и 4 установилась по центру горизонтальной части трубки 5. Положение этой границы при измерении ускорений, направленных по оси вращения платформы, фиксируется фо оэлектрической системой, в состав которой входят источник света 6, фотоприемник 7 и измерительный усилитель 13.

При условии, что плотности двух компонент жидкости 3 и 4 равны, перетекающий из сосуда 1 в сосуд 2 объем жидкости равен

ЖR, >

4 2 i 2 1

2 где R — радиус окружности цилиндрических сосудов 1 и 2;

О1- угловая скорость вращения платформы 9; — расстояние между осями цилиндрис ческих сосудов 1 и 2;

j — измеряемое ускорение, например силы тяжести, направленное вдоль оси чувствительности прибора (оси J). Г изменением ускорения 4 на величину происходит дополнительное изменение объема

Ч на величину b,Ч и= дЧ 1

При этом границы раздела двух компонент 3 и 4 жидкости сместится на величину b, Ь: я 3 гд Г- радиус сообщающей трубки 5.

Таким образом, чувствительность уст.ройства пропорциональна отношению квадратов радиусов цилиндрического сосуда и сообщающей рубки 5.

Благодаря более полному использованию суммарного объема жидкости конструкция акселерометра позволяет достичь более высокой чувствительности.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий установленную с воэможностью вращения вокруг вертикальной оси емкость, заполненную жидкостью из двух компонент с различной оптической прозрачностью, и фотоэлектрическую систему измерения положения жидкости с источником света и фотоприемником,. расположенным на границе раздела жидко-. стей, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности .акселерометра, в нем емкость вЫполнена в виде двух одинаковых сосудов, соединенный между собой прозрачной капиллярной трубкой с горизонтальным средним участком, с боковых сторон которого расположены

° источник света и фотоприемник, причем

853555 вертикальная ось одного из сосудов совпадаетт с осью вра щек ия емкост и.

Источники информации, принятые BG внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Мо 494698, кл. Я O 1 P 1 5/08, 10.04. 74.

2. Авторское свидетельство СССР

go 475552, кл. G 01 P 15/08, 04.07.73.

3. Авторское свидетельство СССР

Мо 479034, кл, G О) P 15/08,,26. 04. 7 3 (прототип).

Подписное

Заказ 5665/2 1 Тираж 907

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Гфоектная, 4

Составитель В. Лукомский

Редактор О, Филиппова Техред Н. Ковалева К ректор Н. Швыдкая