Акселерометр

Акселерометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Сфциалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К МВЧОРСКОНУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлвмо 090779 (21) 2793656/18-10 (n)851269 (5()М. Клз

G 01» P 15/11 с присоединением заявки 89(23) Г3риоритет

Госуяарстьаииый комитат

СССР оо амаи изобретеиий и открытий (53) УДК 531.768 (088.8) Опубликовано 300 у81. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 300781

Ю.А. Абрамов и В.В. Терешков

/ (72) Авторы иэобретеммя (71) Заявитель . (54) AKCEJIEPONETP

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, прн измерении линейных параметров движения подвижных объектов.

Известны акселерометры, содержащие чувствительный элемент в виде капли жидкости, например ртути, и датчик перемещения (1).

Известны также различные варианты построения датчиков перемещения для акселерометров с чувствительным элементом в виде жидкой массы (2).

Недостатком указанных акселерометров является их сравнительно низкая 1з точность, которая во многом определяется степенью смачиваемости жидко-, стью стенок канала и поверхностного натяжения в зоне менисков.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является акселерометр, содержащий сосуд-, частично заполненный жидкостью, приводной двигатель и датчик положения жидкости (3}.

Однако в известном акселерометре имеет место погрешность, обусловленная капиллярными силами, под воздействием которых происходит деформация свободной поверхности жидкости 30 вблизи твердой границы,т.е. отклоненне свободной поверхности жидкости от параболоида вращения. Указанная деформация наблюдается в тех местах, где непосредственно измеряется площадь сечения жидкости.

Цель изобретения — повьааение точности измерения.

Указанная цель достигается тем,что в известном аксЕлерометре.сосуд с ферромагнитной жидкостью охвачен сердечником с Н-образным окном, на средней части сердечника по обе стороны от сосуда размещены обмотки возбуждения, подключенные к источникам питания различной частоты, à со стороны каждого торца сосуда размещены по две измерительные обмоткн, причем каждые две обмотки, размещенные в разных торцах сосуда, соединены встречно и включены параллельно на общую нагрузку.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2схема соединения обмоток датчика положения жидкости.

Акселерометр содержит цилиндрический сосуд 1 из диамагнитного материала, ферромагнитную жидкость 2, частично заполняющую сосуд 1, централь4

851269 ный стержень 3, проходящий через сосуд 1, жестко связанный с ним и выполненный из ферромагнитного материала, обмотки возбуждения 4 и 5 датчика положения, сердечник 6 датчика положения, измерительные обмотки 7 — 10 и приводной двигатель

11, ротор которого жестко связан со стержнем 3. Сердечник 6 датчика положения жидкости выполнен с профилированной .средней частью, охватывающей сосуд 1 с жидкостью 2. На этих средних частях установлены обмотки вбзбуждения 4 и 5 (фиг. 2). К обмотке 4 подводится напряжение U частоты f4 а к обмотке 5 — напряжение U< частоты f2. 15

В торцах сосуда 1 на сердечнике 6 установлены по две измерительные обмотки 7,8 и 9,10, включенные на общую нагрузку. При этом имеют место соотношения L =Lg, Ь =Ь,, где Ь вЂ,Ь вЂ” . И) индуктивности обмоток 7-10 (4

Акселерометр работает следующим образом.

Сосуд 1 с жидкостью 2 с помощью . двигателя 11 через стеРжень 3 приводится в равномерное вращение. Жидкость 2 при этом занимает по отношению к сосуду 1 периферийную часть полости, что обусловливается наличием центробежного сИлового поля. gaличие линейного ускорения приводит к тому, что граница раздела жидкость-газ принимает форму усеченного параболоида вращения. При этом параметры акселерометра выбраны таким образом, что вершина этого параболоида лежит вне сосуда 1. Изменение величины ускорения ведет к тому, что параметр параболоида изменяется, T.е. изменяется радиус границы раздела жидкость-газ. 40

0 = а SiIIuu ф, (() Используя частотный метод,селек5О ции, можно выделить, например, со-, ставляющую вида 1 +Ша. которая несет информацию о величине . ускорения и свободна от составляющей вследствие чего и обеспечивается повышение точности измерения ускорения. Выражение (3) получают на основании выражений -(1) и (2), что продиктовано методическими соображениями. Однако и в действительности, несмотря на более сложный характер зависимостей (1) и (2), обусловленных наличием поверхностных волн, в

В том случае, когда ускорение отсутствует, граница раздела жидкость-газ в сосуде 1 представляет собой форму прямого кругового цилиндра, причем зазор между жидкостью

2 и стержнем 3 везде одинаковый. В 60 таком случае ЭДС, индуцируемые в обмотках 7 и 10, равны по величине, а так как эти обмотки включены встречно (фиг. 2), то падение напряжения на нагрузке равно нулю. йналогичная 65

Для изменения радиуса границы раздела жидкость-газ, несущего информацию о величине линейного ускорения, служит датчик положения жидкости. При подаче в обмотку возбуждения 4 напряжения Ug с частотой Й< по сердечнику 6, жидкости 2 и стержню 3- замыкаются магнитные потоки ф( и ф, которые возбуждают в измерительных обмотках 7 и 10 ЭДС. Аналогично при подаче в обмотку 5 напряжения Ug частоты fg потоки ф H Ф2 в измерительных обмотках 8 и 9 индуцируют соответствующие ЭДС. картина имеет место и в обмотках 8 и 9 °

Таким образом, выходной сигнал акселерометра равен нулю.

При наличии ускорения зазор между поверхностью раздела жидкостьгаз и стержнем 3 различный, вследствие чего потоки ф1 и ф отличаются друг от друга, а следовательно, и величины ЭДС, индуцируемые в обмот ках 10 и 7, различные. Выходной. сигнал частоты й.(в виде падения нап-. ряжения на нагрузке по величине равен разности ЭДС, наводимых в обмотках 10 и 7, и пропорционален величине ускорения, а его фаза определяет знак ускорения. Сигнал частоты .f> в виде напряжения, равного разности ЭДС, наводимых потоками фэ и ф соответственно в обмотках 9 и 8, также пропорционален величине ускорения, а его фаза определяет знак ускорения.

В результате использования предлагаемого трансформаторного датчика положения жидкости удается снизить влияние поверхностных волн на процесс измерения °

С выхода одного канала датчика снимается сигнал где а — амплитуда, несущая информацию о величине ускорения ; — частота, а с выхода второго канала - сигнал

0 =(с(6)яИ m t, (2) где 6 — погрешность, обусловленная наличием поверхностных волн, пропорциональная произведению функции Бесселя и тригонометрической функции.

Вычитая из формулы (1) выражение (2), получают

U-U =а(81ИВ 4-9М 4)-6ЧИж t =

2 (2

=Яс сов 4 1и ® Ь (3) 851269

Формула изобретения

Per.1 фиг. Х

Составйтель И. Полунина

Редактор М. Митровка. 4 Техред A. Бабийец КорректорС. Корниенко

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретейий и открытий

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

Заказ 6343/62

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул ° Проектная, 4 общем случае смысл выражения (3) сохраняется.

Таким образом, работа трансформаторного датчика на двух различных частотах обеспечивает снижение влияния поверхностных волн, обусловленных действием капиллярных сил. Акселерометр, содержащий частично заполненный ферромагнитной жидкостью сосуд, связанный с приводным двигателем, и датчик положения жидкости, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сосуд с ферромагнитной жидкостью охвачен сердечником с Н-образным окном, на средней части сердечника по обе стороны от сосуда размещены рбмотки возбуждения, подключенные к источникам питания различной частоты, а со стороны каждого торца сосуда размещены по две измерительные обмотки, причем каждые две обмот.— ки, размещенные в разных торцах сосуда, соединены встречно и включены параллельно на общую нагрузку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 241799, кл. G 01 Р 15/ll 08.1969.

2. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В.Новицкого. Л., Энергия, 1975, 15 с. 435-437, 3. Авторское свидетельство СССР

9 475551; кл. G 01 P 15/11, 08.1973 (прототип).