Угловой акселерометр

Угловой акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 527666 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.05.75 (21) 2136478/10 с присоединением заявки № (51) М. К ° (01 P 15/08 (23) Приоритет—

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (43) Опубликовано 05.09.76-Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 23.05.77 (53) УДК 531,768 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. С. Левшина и В, С. Моисейченкэ

Ленинградский эрдена Ленина политехнический институт им. М. И, Калинина (71) Заявитель (54) УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР!

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности к угловым акселерометрам.

Известны угловые акселерометры, содержащие заполненную ртутью тороидальную камеру, магнитогидродинамический преобраз оват ель, фикс ат оры смешения ртути, электронный переключатель и стабилизатор тока (1$ (2 ). Однако отмечается боль7 шая погрешность измерения, обусловленная влиянием изменения вязкости ртути.

Введение в электронную схему двухтактного интегрирующего преобразователя усложняет угловой акселерометр (3) .

Цель изобретения — упрощение углового акселерометра и повышение его точности. Для этого фиксаторы смешения выполнены в виде двух пар ножевых контактов, соединенных со входом электронного эп переключателя, а в камеру в области фиксаторов смещения введена неэлектропроводная жидкость, протяженность участка которой превышает расстояние между фиксаторами, при этом внутренний канал ка- 25 меры выполнен с малым постоянным пэ длине сечением.

На фиг. 1 схематически изображен чувствительный элемент; на фиг. 2 — электронная часть углового акселерометра.

Тороидальная камера 1 (фиг. lа) с радиусом Р и малой площадью поперечного г сечения (6 = axb = 0,3 к 0,4 мм )заполнена ртутью 2 и расположена в зазоре магнитной системы с магнитом 3 и магнитопрэв эдом 4. Камера (фиг. 1 б) вып олнена из изоляционного материала 5 и содержит две пары токовых электродов 6 и 7, занимающих основную длину канала, и две пары ножевых контактных электродов 8 и 9 (фиксатэры смещения ртути). Для равномерного распределения тока между электродами выводы от них расположены с разных сторон. В области фиксаторов смешения 8 и 9 в канале находится непроводяшая жидкость 10, длина которой превышает расстояние между контактными электродами 8 и

9. Электроды 8 и 9 включены в базовые цепи ключей управления (Т„и Т, фиг. 2), имеющих по два выхода прямых и инверти527666 рованных импульсов, Через дифференцирующие цепочки выходы ключей управлениясвязаны сэ счетным входом триггера Tl, выход которого соединен со счетным входом второго триггера Т2. Оба выхода триггера Т2 соединены с управляющими входами переключающего транзисторного устройства (T, Т и Т, T> ) . В коллекторы транзисторов включены электроды 6 и 7.

Токовые ключи переключающего устройст- 10 ва последовательно с электродами 6 и 7 включены в нагрузочную цепь стабилизатора тока 11.

Акселерометр работает следующим об— разом. 15

B исходном состоянии жидкость 10 расположена справа от контактов положения, угловое ускорение действует по часовой стрелке относительнэ оси чувствительности акселерометра. Триггеры Тl и Т2нахэдят- 20 ся в положении "0", транзисторы Тб и То открыты, и тэк 3о стабилизатора протекает от верхнего электрода 7 к нижнему.

При этом создаваемое преобразователем давление Рэ больше давления Рх, создаваемого действующим на ртуть измеряемым ускорением.

Пэд действием давления Р„= Ро + P ртуть 2 и жидкость 10 перемещаются в сторону контактов и размыкают первую их пару 9. На выходе ключа g (1 ) фэрми4 руется положительный импульс, перебрасывающий триггер Tl из положения "0" в положение "1". Состояние триггера Т2 не изменяется, и жидкость 10 продолжает перемещаться в направлении контактов 8.

При размыкании контактов 8 на выхэпе ключа э (Т ) формируется положительз ный импульс, опрокидывающий триггер Тl 40 в положение "0". С выхода триггера Tl поступает сигнал на триггер Т2 и переводит его из "0" в состояние "1". При этом транзисторы Т и T переключающего устб Ц ройства запираются, а Т и Т открыва — 45 ются, и ток Эр стабилизатора протекает через злектроды 6. Создаваемое давление

Рр приложено навстречу давлению Рх и пэд действием разности давлений — Р + Р нао х чинается обратное движение ртути 2. Зако- gp рачиваются электроды 8, при этом формируется положительный импульс на выходе транзистора Т, и триггер Tl опрокидывается в положение "1". Ртуть 2 перемещается в направлении к электродам 9 и зако- у рачивает их. В этом случае формируется положительный импульс на выходе транзистора Т2 и триггер Tl, а за ним и Т2 опрокидывается в состояние "0". Транзисторы

Т и Т7 закрываются, àТ,, и Т> открыва- 60 ются, преобразователь создает давление P и цикл измерения повторяется.

Перемещение ртути Ь Х с высокой точностью пропорционально интегралу приложенного давления, Действительно, капиллярный замкнутый канал представляет собой идеальный интегратор, поскольку в уравнении движения ртути отсутствует третий член уравнения, учитывающий жесткость, а первый член уравнения много меньше втэрогэ, так как успокоение ртути в канале велико.

Тогда линейная скорость движения ртути (расход) в канале справа налево

f а Х = (4/Ч,) (Р + Tx), rooe Я1 -гидравлическое сэпротивление канала пэтэку ртути, или

tq

h Х = (1/К,) I(Po+P„)d(Ртуть проходит за время t „расстояние Х; — (1 / R „) (P, + р ) 1 „Обратное движение ртути осуществляется под действием разности — Ро + Р, и то же расстояние Хо ртуть проходит за время g .,т.е. — Хо=(- /Р )(Р P )4 ГидРавлическэе сопротивление канала, зависящее DT геометрии канала и вязкости ртути, за время 1, и 4 2 практически не изменится, поэтому

К Я2и (Р ° Н= Ро РИ ии7=Р

1 2 о х 1 о Х 2

Следовательно, угловое ускорение пропорционально временному параметру и не зависит от вязкости жидкости (ртути) °

Фиксация пройденного ртутью расстояния эсуществляется одной и той же границей раздела жидкость-ртуть и не зависит оТ формы мениска. Моменты сил сухого трения не сказываются на пороге чувствительности углового акселерометра, так как при малых ускорениях движение ртути обусповливается практически опорным давлением — + Рэ

Формула изобретения

Угловой акселерометр, содержащий заполненную ртутью тороидальную камеру с токовыми кэнтактами, магнитопровод магнитогидродинамического преобразователя. фиксаторы смещения ртути, электронный переключатель и стабилизатор тока, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности измерения, фиксаторы смещения ртути выполнены в виде двух пар ножевых контактов, соединенных со входом электронного переключателя, а в камеру в области фиксаторов смешения введена незлектропроводная жидкость, протяженность участка которой превышает расстояние между фиксаторами, при этом

527666

A-А

Фиг. K внутренний канал камеры выполнен с малым постоянным по длине сечением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство 111913, кл, 601 P 15/08, 1957.

2. Патент США М 3429189, ЭИ кит

1970, № 13, стр. 19.

3. Шляндин B. М. "Цифровые измерительные преобразователи и приборы", Высшая школа, 1 973, стр, 1 90.

527666

Составитель А. Широченский

Редактор О. Филиппова Техред О. дуговая Корректор С. Шекмар

Заказ 717/50 Тираж 1032 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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