Акселерометр

(55 0 01 Р 15/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ д и)Тв 9 тут тя(21) 4458795/10(71) Ульяновский политехнический инсти (72) Д.М.Белый, Ю.А.Ляхов и С.Т.Форос ный(56) Авторское свидетельство СССР В 853555, кл. О 01 Р 15/08, 1979.Авторское свидетельство СССР М 851269, кл. 6 01 Р 15/11, 1979.(57) Изобретение относится к измерению параметров движения, Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемых ускорений, Акселерометр содержит частично заполненный ферромагнитной жидкостью О-образный сосуд 1, расположенный вертикально, Катушка управления З,расположена на одном колене сосуда, а измерительная катушка 5 расположена на другом колене сосуда, при этом уровень жидкости в коленах сосуда при обесточенной катушке управления 3 совпадает с нижним торцом этой катушки, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки 5 на определенном расстоянии, При подаче тока смещения в катушку управления 3 ферромагнитная жидкость втягивается в нее и поднимается в правом колене сосуда 1 на определенное расстояние, а в левом на столько же опускается, При действии измеряемого ускорения в направлении оси У столб жидкости в правом колене сосуда поднимается на определенное расстояние, а в левом колене сосуда на такую же величину опускается, Так как жидкость ферромагнитная, то при таком смещении жидкости изменяется электрическое сопротивление катушки 5 на переменном токе и, следова- тельно, происходит разбаланс мостовой схемы, при этом показание прибора 10 пропорционально смещению уровня жидкости и, соответственно, величине измеряемого ускорения, 2 ил.Изобретение относится к измерениюпараметров движения, в частности к акселерометрам с жидкостной инерционной массой, и может быть использовано дляизмерения ускорения силы тяжести, 5Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапаэона измеряемых ускорений,. На фиг,1 схематически изображен акселерометр; на фиг,2 - схема, поясняющая 10принцип работы акселерометра,Акселерометр содержит частично за-полненную жидкостью емкость 1, выполненную в виде О-.образного сосуда, причемзаполняющая жидкость 2 выполнена ферромагнитной, устройство для перемещенияжидкости 2 из одного колена сосуда в другое, выполненное в виде концентрично надетой на одно из колен сосуда (на чертежахна правое колено) катушки 3 управления, 20подключенной к регулируемому источнику 4тока, и систему измерения положения жидкости, выполненную в виде измерительнойкатушки 5, концентрично надетой на другое(левое на чертежах) колено сосуда и включенной в плечо мостовой измерительной цепи переменного тока, в другие плечикоторой включены эталонные резистор 6 иконденсатор 7 с регулируемыми оезистора, ми 8 и 9, а в измерительную диагональ включен электроизмерительный прибор 10переменного тока. При этом уровень жидкости 2 в коленах сосуда при обесточеннойкатушке 3 управления совпадает с нижнимторцом этой катушки, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки5 на расстояние 1, удовлетворяющее условию 11 у - 1 ц/2, где 1 у и 1 - длины катушкиуправления и измерительной катушки.Акселерометр работает следующим образом,В начальный момент, т.е. когда приборвыключен и катушка 3 управления обесточена, уровень жидкости 2 в обоих коленахсосуда емкости 1 одинаков и совпадает с 45нижним торцом катушки 3, при этом данныйуровень выше верхнего торца измерительной катушки 5 на расстояние 1 (см, фиг.1),Если в данном положении жидкости 2 наакселерометр будет воздействовать измеряемое ускорение а вдоль измерительнойоси прибора У, то уровень жидкости в коленах сосуда не изменится, т,е. акселерометрне работает, Далее с помощью регулируемого источника 4 тока подают в катушку 3 55управления ток смещения, обеспечивающий втягивание ферромагнитной жидкости2 в катушку 3, при этом уровень жидкости 2в правом колене сосуда поднимается нарасстояние Ьо, а в левом колене сосуда на столько же опускается (см, фиг.2), С целью получения максимально большей чувствительности высота подьема уровня в правом колене сосуда Ьо должна быть по возможности больше и, естественно, максимально она может быть равна длине 1 у катушки 3 управления, Теперь акселерометр готов к работе, однако предварительно необходимо с помощью регулировочных резисторов 8 и 9 сбалансировать мостовую схему, т,е, добиться, чтобы показания электроизмерительного прибора 10 в ее измерительной диагонали были равны нулю, Естественно, что при разном уровне жидкости Ьо и, соответственно, разном ее положении относительно измерительной катушки 5 балансировка мостовой схемы будет нарушаться, Однако целесообразно сразу для определенного прибора выбрать начальный уровень Ьо, обеспечивающий необходимую чувствительность, и перед началом измерения ускорений сразу выставлять жидкость 2 на этот уровень, тогда балансировку мостовой схемы достаточно будет провести только один раз, а далее она будет автоматически достигаться, Благодаря приведенному в формуле изобретения расчетному соотношению при начальном выводе уровня жидкости в правом колене сосуда на высоту 60 от начального уровня уровень жидкости в левом колене сосуда (в случае, если Ьо = 1 У) примерно находится в середине измерительной катушки 5, чем обеспечивается работоспособность акселерометра и, кроме того, максимально возможный диапазон измерения ускорений при их действии в разных направлениях вдоль измерительной оси У прибора,Пусть теперь измеряемое ускорение подействовало в направлении оси У(на чертежах ускорение а), при этом столб жидкости 2 в правом колене сосуда поднимается на расстояние Л Ь, а в левом колене сосуда на такую же величину Л Ь опускается. Так как жидкость 2 ферромагнитная, т,е. является как бы сердечником измерительной катушки 5, то при таком смещении. жидкости изменяется электрическое сойротивление катушки 5 на переменном токе. и, следовательно, происходит разбаланс мостовой схемы, При этом показание прибора 10 в измерительной диагонали мостовой схемы будет пропорционально величине этого разбалэнса, т,е. смещению уровня жидкости Л Ь, и в конечном итоге - величине измеряемого ускорения а, В устройстве использован прибор 10 с нулем посередине,. поэтому при изменении направления деиствия ускорения а указатель прибора 10 сме1656462 Н,Макароргентал КоррЕктор О.Кундрик оставител ехред М,М едактор Е.Копча НТС каз 2050 Тираж 350 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 стится в другую сторону. При этом измерительный прибор 10 проградуирован непосредственно в единицах линейного ускорения. На фиг.2 через хо обозначена текущая координата уровня жидкости 2, отсчитываемая от верхнего торца катушки 3 управления (однако при выводе зависимости Ь й от а, т.е, уравнения шкалы акселерометра, выбор начала отсчета х не имеет значения).формула изобретения Акселерометр, содержащий заполненную ферромагнитной жидкостью емкость, катушку управления, подключенную к регулируемому источнику тока, измерительную катушку, включенную в мостовую измерительную схему переменного тока, о т л и ч а-:.ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измеряемых ускорений, в нем емкость вы полнена в виде О-образного сосуда, установленного вертикально, при этом катушка управления и измерительная катушка расположены на разных коленах 0-образного сосуда, причем начальный уровень жидко сти в коленах совпадает с нижним торцомкатушки управления, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки на расстояние , удовлетворяющее условию1у - 1 ц/2,15 где 1 т и 1 - длинь катушки управления иизмерительной катушки.