Акселерометр

(22) Заявлено 10,04.74 (21) 2016365/18-1 аявки присоединен 23) ПриоритОпубликованоДата опублий Государственный комите Совета Министров СССР по делам извбретеиийи открытий 12,75, Бюллетень45ния описания 09.08.76 72) Авторы изобретен В, Б, Демиденко, В, Н. Колесников и А. А. Варен 1) Заявитель АКСЕЛ ЕРОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике, может быть применено при измерении горизонтальных ускорений малой величины, например наклонов объекта.Известны акселерометры, содержащие ампулу, частично заполненную кидкостью, и ,дат.ик перемещения жидкости. Чувствительность этих приборов понижена из-за вязкого тоенвля жидкости о стенку ампулы.Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен приводом врашения ампулы вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости, а ампула,выполнена в виде тора. йС целью использования ферромагнитной жидкости объем жидкости равен /, объема тора, а датчик, перемещения выполнен в виде индуктивного датчика с Ш-образным сердечником, боковые стержни которого охватыза ют сектор тора, равный 90.На чертеже показана конструкция устройства,На конце выходного вала 1 синхронного электродвигателя 2 закреплен диск 3 из немагнитного материала. На диске 3 закреплен полый стеклянный тор - ампула 4 с рабочей ферромагнитной жидкостью, заполняющей его объем на / которая является инерционной массой. 30 Для снятия электрического сигнала, пропорционального измеряемому ускореншо, применен Ш-образный индуктивный датчик с сердечником, на который наняты оомотхп возбуждения Ки сигнальные обмо-ки 1,; и У 7, включенные, встречно. Боковыс стержни сердечника охватывают сектор В 90 . Для выставки датчика в нулевое положение мо. жет быть предусмотрено приспособление, позволяющее перемещение его зо окружнссти тора. Нулевым положением индуктн ного датчика считается положение, при котором магнитные потоки Ф, и Ф: одинаковы.При отсутствии на обмотках синхронного электродвигателя напряжения тор неподвижен, и рабочая жидкость занимает уровень ав - ааКогда на электродвигатель подаю У, его выходной вал с тором начинает вращаться с,постоянной угловой скоростью. Вследствие вязкого трения рабочеи жидкости о внутренние стенки тора она занимает положение а 1 - аь Если датчик расположен так, как показано на рисунке, это соответствует его нулевому положению. В этом случае магнитные потоки Ф, и Ф:, создаваемые обмоткой возбуждения Т замыкаются по одинаковым магнитным цепям вследствие постоянности положения рабочей жидкости. Тогда э.д. с., наводимые магнитными потоками Ф 1 = Ф, в40 откуда 60 сигнальных обмотках 1 Г, и Р, одинаковы по величине и противоположны по направлению. В этом случае У,= 0.На рабочую жидкость при вращении полого тора действуют два момента:1) момент вязкого трения где Л - коэффициент вязкого трения;т; - масса элементарной -той частицыжидкости;1, - расстояние от центра вращениятора 0 до -той частицы жидкости(=1,2,3 а);д - ускорение свободного падения;т - приведенная масса рабочей жидкости;Г - расстояние от центра вращения, й тора 0 до приведенного центра массрабочей жидкости;2) момент тяжения: где р - угол, составленный отрезком прямой, соединяющим центр, вращения тора 0 с центром масс рабочей иидиости О, при неподвижном состоянии тора и отрезком прямой, соединяющим центр вращения тора 0 с центром масс ртути О, во время его вращения с,постоянной угловой скоростью, т. е. угол между00, и 00.Никакие другие моменты, кроме противоположно направленных Ми М на рабочую жидкость не действуют. В установившемся состоянии М= Ми рабочая жидкость занииает положение а 1 - аь соответствующее границе устойчивости.Подставив значения обоих моментов, получим: т,1 Л = т 1 з 1 п щ.Считая угол р малым, а з 1 пр = р, имеем тджх = тйр,Любой новый возмущающий момент выводит рабочую жидкость из состояния устойч,ив ости.Угловая скорость вращения электродвигателя должна обеспечивать ламинарное движение рабочей жидкости внутри полости тора, что значительно снижает ее вязкое трение о внутренние стенки тора, а также препятствует ее завихрениям и размыву торцовых концов.Пусть теперь в направлении оси Х действует линейное горизонтальное ускорение 1 которое создает силу инерции Р направленную в сторону, противоположную действию 1 скорения Р, и приложенную к центру масс ртути 0. Эта сила перемещает 5 рабочую жидкость внутри полости тора в сторону ее действия, т. е. выводит ее из состояния устойчивости, Вследствие этого сопротивление магнитной цепи для магнитного потока Ф, повышается, а для Ф - снижается.1 О Э, д, с., наводимая в сигнальной обмотке,уменьшается, а в обмотке й", - увеличивается. Напряжение У ,+ 0 равно разности 15 э. д. с., наводимых в согнальных обмотках.Если ускорение Р, подействует в противоположную сторону, фаза У,ы, изменится на 180. 20 Сила Рсоздает момент инерции Суммарный момент сил, приложенных к25 центру масс рабочей жидкости относительно центра вращения тора О,30 Раскрыв все моменты через их значения, получим тИ + тУ,асов р = т 1 з 1 п р,Если угол р мал настолько, что35 сов р = 1, а з 1 пр = р, т 1(дЛ+ ,.) = т,Ьр,откуда Напряжение У,завысит от угла р, т, е. Первое слагаемое (Л) = Уо можно всегдасвести к нулю путем установки индуктивногодатчика в нулевое положение.50 Тогда 55т. е напряжение на выходе индуктивного датчика зависит от горизонтального линейного ускорения, действующего на основание. Предмет изобретения 1. Акселерометр, содержащий амаулу, частично заполненную жидкостью, и датчик первмещения жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительно494698 Составитель Р. АлександровТехред А. Камышникова Корректор И. Симкина Редактор В. Полещук Заказ 710/901 Изд.144 Тираж 902 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Тип, Харьк. фил. пред. Патент сти, ампула выполнена в виде тора, акселеро. метр снабжен приводом вращения ампулы ;вокруг оси, перпендикулярной ее,плоокости.2, Акселерометр по п. 1, отли ч а ю щи йс я тем, что, с целью использования ферроматнитнюй жидко"ти, объем жидкости равен /4 объема тора, а датчик перемещения выполнен в виде индуктивного датчика с Ш-образным сердечником, боковые стержни кото рото охватывают сектор тора, равный 90.