Акселерометр линейных ускорений

(46) 23.03.83, Вюл. Р 11 (72) Б.Н.Костенко и В.И.Пахомов (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-констру торского и технологического инстйту та источников, тока(56) 1.Авторское. свидетельство СССР В 640212, кл. 6 01 Р 15/08, 1978.2, Авторское свидетельство СССР 9 678428,кл. О 01 Р 15/08, 1976 (прототип).(54(57) АКСЕЛЕРОИЖТР ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащий герметичный кор Я 0,1007018 пус, заполненный рабочес размещенными в нем злпреобразующим элементомв виде плунжера, устаноииллярным зазором относ, ренией стенки корпуса,ю щ и й с я тем, что,вышення точности измерепорога чувствительности. надежности в работе, корупругими злевентами, рав его торцах, и разделев одном из которых расироды и ллунжер и котс отсеками в торцах ченые каналя нымкао уттли ч ас целью по." ия, снижения и повьааения пус снабжен положеннымина отсеки,ложеныэлекторый сообщаетсярез капиллярИзобретение относится к измерительной технике и более конкретнок приборам, преобразующим линейноеускорение вэлектрический сигнал иоснованным на электрокинетическихявлениях. 5Известны различные конструкцииакселерометров линейных ускорений,использующие электрокинетическиеявления при протекании полярнойжидкости через пористую перегородку Г 1 3.Недостатком описанных конструквнйявляется наличие нижней граничнойчастоты измеряемых ускорений, величина которой определяется гидросопротивлением и жесткостью упругихэлементов, ограничивающих движениежидкости,Наиболее близким по техническойсущности является электрокинетический акселерометр линейных ускоре. ний, содержащий заполненный рабочейжидкостью герметичный корпус с размещенными в нем электродами и преобразующим, элементом в виде плунжера, установленного с капиллярным зазором относительно внутренней стенки корпуса Г 2,).Недостатками известного акселерометра являются чувствительностьк, вибрациям, перпендикулярным к измерительной оси, наличие собственного шума, вызванного трением плунжера о стен)у корпуса, низкая надежность из-за возможного заклинивания плунжера.Целью изобретения является повышение точности измерения, снижение порога чувствительности и повышение надежности. 40. Поставленная цель достигается тем, что в акселерометре, содержащем герметичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, с размещенными в нем электродами и преобразующим элементом, 4 выполненным в виде плунжера, установленного с капиллярным зазором,относительно внутренней стенки корпуса, последний снабжен упругими элементами, расположенными в его торцах, и разделен от отсеки, в одном из которых расположены электроды и плунжер и который сообщается с отсеками в торцах через капиллярные каналы.Влияние внешних вибраций на выход ной сигнал обусловлено изменениями 55 силы трения плунжера о стенку при их действии и, следовательно, задержками движения плунжера. Помимо изменения прижатия плунжера к стенке сила трения изменяется из-за неиде альной гладкости поверхности плунжера и стенки корпуса, отклонений сечения плунжера и корпуса, перпендикулярных оси от круговых, наличия механических примесей в рабочей жидкости, попадающих в капиллярный зазор. Изменение силы трения приводит к торможению движения плунжера и, следовательно, изменению перепада давления на плунжере. Изменение перепада давления приводит к пропорциональному изменению величины выходного сигнала.В предлагаемом акселерометре при торможении поршня, по указанным причинам, величина перепада давления на плунжере поддерживается за счет силы упругого сжатия упругих элементов в торцах корпуса. Таким образом про- исходит снижение искажений выходного сигнала и, следовательно, достигается положительный эффект.Наличие упругих элементов может привести при некоторых условиях к механическому резонансу в движениях рабочей жидкости и плунжера как целого. Данное движение подавляется, когда основной объем жидкости граничит с упругими элементами черезкапиллярные каналы, так как происходит диссипация механической энергии при вязком течении. Для случая, когда упругими элементами являются газовыепузыри, капилляры предохраняют от их проникновения в основной объем жидкости.На фиг. 1 - 3 представлены вариаь ты конкретного исполнения акселерометра, соответственно с мембранными упругими элементами без разделитель-. ных капилляров и с разделительными капиллярами.Акселерометр состоит из цилиндрического корпуса 1, содержащего плунжер 2, образующий капиллярный зазор с поверхностью корпуса. Плунжер может быть выполнен как сплошным, так и пористым. Корпус заполнен рабочей жидкостью. В торцах корпуса имеются упругие элементы-мембраны 3 фиг. 1, фиг. 2 ) или газовые пузыри 4 1 фиг, 3) Рабочая жидкость в основном объеме граничит с упругими элементами непосредственно фиг., 1), либо через капилляры фиг, 2 и 3). Токосъемные электроды 5 укреплены в торцевой части корпуса и контактируют с рабочей жидкостью в основном объеме.Плотность плунжера отличается от плот ности рабочей жидкости.При действии ускорения вдоль оси корпуса измерительной оси ), вследствие различия плотностей плунжера и рабочей жидкости, на торцах плунжера создается перепад давления и, следовательно, течение рабочей жидкости в капиллярном зазоре а если плунжер пористый, через плунжер ). На торцах плунжера создается потенциал течения (ток течения ), который из1007018 г.Е Составитель Н.МараховскаРедактор О.Половка Техред Ж.Кастелевич Корректор А. Повх Тираж 871 Государственного коми лам изобретений и отК осква, Ж, Раушская аз 2130/6 ВНИИП по 113035одписное та СССРтийаб., д. 4 Проектная, 4 меряется с помошью токосъемных электродов. При торможении плунжера давление поддержнвается упругими элементами и, следовательно, устраняется изменение вйходиого сигнала, вызванное этим торможением. Таким образом происходнт снижение виброчувствительности к ускорениям, перпендикулярным измерительной оси, и собственного шума. Резонансныеявления при движении плунжера и столба жидкости в корилиал ППП "Патент", г. Ужгор пусе подавлены силами вязкого трения в капиллярах. Повышение надежности работы обеспечивается тем,,что возможно освобождение плунжерапри заклинивании путем приложениявнешней силы .к упругим элементам инепосредственно к рабочей жидкости.если упругий элемент выполнен в видегазового пузыря, то при воздействиивнешнего ударного ускорения сила,действувщая на плунжер, обусловленаинерционностью массы. жидкости вместес плунжером.