Акселерометр вертикальных ускорений

,глч хт6 Р,п 11 493735 О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Сеоиалистических Республик(22) Заявлено 26,07.74 (21) 2049148/1851) М, Кл, С 01 р 15/08 соединением заявкиГосуаарствениый комитет Совета Мииистров СССР по аелам иаобретеиий(23) Приоритет Опубликовано 30.11,75. Бюллетень44 Дата опубликования описания 30.03,76. П. Демиденко и А. А, Варенов 1) Заявител ЛЕРОМЕТР ВЕРТИКАЛЬНЪХ УСКОРЕНИ(54 ящеи о соИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении вертикальных ускорений,Известны акселерометры, содержащие изоляционный корпус с системой каналов, частично заполненных токопроводящей жидкостью, и датчик сопротивления,Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем, что в нем система каналов выполнена в виде замкнутого прямоугольника с различными сечениями вертикальных каналов, причем канал с большим сечением снабжен инерционной массой, подвешенной в упругом горизонтальном герметичном подвесе, а свободное от токопроводящей жидкости пространство замкнутого канала заполнено изоляционной жидкостью меньшей плотности,Это позволяет повысить чувствительность акселерометра.На чертеже представлена принципиальная схема акселерометра вертикальных ускорений.Основу прибора составляет корпусиз изоляционного материала, внутри которого имеется замкнутый канал цилиндрической формы. Площадь 51 поперечного сечения левой вертикальной трубки в несколько раз больше площади 5 е поперечного сечения правой вертикальной трубки. В левой трубке на упругих элементах 2, выполненных в виде дисков, подвешена инерционная масса 3 в виде сплошного цилиндра. Жесткость упругих элементов восевом направлении значительно меньше ихжесткости в радиальном направлении, Нижняя часть замкнутого цилиндрического кана 5 ла до середины правой вертикальной трубки(уровень 0,) заполнена токопроводящей жидкостью с плотностью р, остальная часть замкнутого канала нетокопроводящей жидкостьюс плотностью р(р,. Инерционная масса с10 упругими элементами 2 исключает протекжидкости из верхней в нижнюю часть левойвертикальной трубки,В качестве датчика съема и преобразованиясигнала может быть применена мостовая схе 15 ма, в одну из диагоналей которой включенопостоянное напряжение, а со второй снимается управляющий сигнал У, пропорциональный измеряемому ускорению. (Первое плечомоста - резистор Я второе - резисторР 2 = Яь третье - балансировочное сопротивление Ро, четвертое - потенциометр 4 и токопроводящая жидкость).Удельное сопротивление токопроводжидкости значительно меньше удельногпротивления потенциометра 4.Регулировка прибора проводится балансировочным сопротивлением Ро таким образом,что, если на прибор не действует никаких ускорений, кроме ускорения земного тяготения30 .о, на выходе мостовой схемы lсг = О.Принцип работы акселерометра вертикальных ускорений состоит в следу 1 ощем.Пусть на корпус прибора, установленного на подвижном объекте, действует вертикаль 5 ное ускорение уФО, направление которого указано на чертеже, В этом случае на сплошной цилиндр действует сила инерцииРим = "1 (я + у) = и ,иц (+ у где п 1 - масса сплошного цилиндра;10а - высота сплошного цилиндра;рц - плотность материала цилиндра;5 ц - площадь поперечного сечения цилиндра.На обе жидкости также действует сила 15 инерции: на жидкость с плотностью р, в левой вертикальной трубкеРиж, - 112 ж, (Я + У):(Я + У)ф на жидкость с плотностью р в левой верти калькой трубкеРиж, - ладж (ь + У) - гг(г + У)1где и, глж, - массы жидкостей соответственно с плотностью р 1 и рг, 25 заполняющих левую вертикальную трубку;11 и 1 - размеры, указанные на чертеже.Силы Гим, Рд,Рдж, напраВлены В сторо 30 ну, противоположную ускорению у. Под действием этих сил сплошной цилиндр перемещается в сторону их действия на расстояние Ы, вследствие чего какой-то объем жидкости Ло=Л 1 Я 1 вытесняется из нижней части ле вой вертикальной трубки и поднимается по правой вертикальной трубке на высотуЛй= -И,240линия раздела жидкостей занимает уровень Ог.ДЕЙСТВИ 10 СИЛ Ри;, Гид, И РижПРОТИВО- действует, во-первых, сила жесткости упругих элементов подвеса сплошного цилиндраРир .: РМгде р - коэффициент жесткости упругих элементов, во-вторых, сила инерции жидкостей в правой вертикальной трубке, которая с учетом перемещения линии их раздела на величину Лй равна Р- - Р , (й +Лй)+52 гг(йг+Лй)1(а+у),где Ь 1 и Ь, - размеры, указанные на чертеже.Уравнение равновесия в установившемсярежиме работы прибора после приведениявсех сил к ценгру сплошного цилиндра О ивыполнения необходимых математических преооразований записывается в виде52а.Я .а.у= Лй 1 - +(о, - рг) (5,Уй+у)Р +) откудаЛЬ=а 5 ри52а + ( 2) (51+ г) (у+ у)5,Из выражения (2) видно, что перемещениелиний раздела жидкостей на величину Лй линейно зависит от измеряемого ускорения у,Наличие Лй вызывает разбаланс мостовойсхемы, потенциалы точек 1 и 4 становятсяразными, и с диагонали снимается управляющий сигнал определенной полярности(сиг - Лйгде /г - крутизна потенциометра 4. у (2) Предмет изобретения Лкселерометр вертикальных ускорений, содержащий изоляционный корпус с системой каналов, частично заполненных токопроводящей жидкостью, и датчик сопротивления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, система каналов выполнена в виде замкнутого прямоугольника с различными сечениями вертикальных каналов, причем канал с большим сечением снабжен инерционной массой, подвешенной в упругом горизонтальном герметичном подвесе, а свободное от токопроводящей жидкости пространство замкнутого канала заполнено изоляционной жидкостью меньшей плотности,оставитель Р, АлександроТехред Е. Митрофанова 19 Тираж 902ого комитета Совета Министров СССРизобретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5 ипографпя, пр. Сапун