Линейный акселерометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2102,77 (21) 2454380/18-10с присоединением заявки Мо(23) Приоритет митет осударстаеииый коСССРпо делам изобрети открытий К 531.768 (088.8) бликоваи 0879. Бюллетень Мо 29 Дата опубликования описания 0508 2) Автор изобретения Абрамов(71) Заявитель ЛИНЕИНЫ ЕЛЕРОИЕТ опрев совыст иэ с каЙ2н Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений.Известны акселерометры, содержащие полый цилиндр с жидкостью, которая составлена из смеси двух компонентов различной вязкости и прозрачности, привод постоянной скорости и фотоэлектрическую систему измерения положения жидкости 11. Однако срок службы такого прибора, определяемый, в основном, стабильностью характеристик компонентов жидкости, сравнительно мал. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является акселерометр, в котором чувствительным элементом является жидкость, частично заполняющая полый ротор, приводимый в равномерное вращение двигателем. Жидкость имеет больШой коэффициент отражения, на-" пример ртуть, а съем информации осуществляется с помощью оптико-электронного датчика 2. Срок службы подобного акселерометра увеличен; од-. нако, в силу того, что коэффициент передачи К является функцией параметра Ьделяющего количество жидкостисуде, имеющем радиус О и высоту Н 5 (о - угловая скорость вращения сосуда), акселерометру присущи погрешности, обусловленные изменением этого параметра при изменении температуры. В подобном приборе не предусмотрено специальных мер по снижению температурнор погрешности.Целью изобретения является повышение точности измерения путем снижения температурной погрешности. В описываемом акселерометре это достигается тем, что на внутренней поверхности сосуда выполнен кольцевойуп, высота которого определяетсяоотношени я .20 д п, ) Х, ссттат2 2(4 йа -ь ,т ст 1 ат-Хр(тдтт.На чертеже схематически представлен описываемый акселерометр.Он содержит сосуд 1 с кольцевымвыступом 2, жидкость - чувствительный элемент 3 с большим коэффициентом отражения, например ртуть, приводной двигатель 4 постоянной скорости; торцовые прозрачные крышки 5,источник 6 света и фотоприемняк 7.8427 где Укаэанный способ реализуется следУЮЩим образом, От источника б светасветовой сигнал через торцовую крышку 5 поступает на свободную поверхность жидкости в точку с коорди йнато,5 Н и, отражаясь, через вторуюкрышку 5 поступает на фотоприемник 7.Выходной сигнал фотоприемника пропорционален углу -, т.е. несет информацию о величине ускоренияСравнение выражений (1) и (9) для 20коэффициентов передачи показываетФчто в первом случае изменение темпеРатуры пРиводит к изменению объемажидкости и, тем самым, ведет к появлению дополнительной (температурной)погрешности в измерении ускорения.25 Во втором случае, т.е. в случае измерения ускорения описываемым акселерометром, выбором материала сосудаи жидкости достигается компенсацияизменения объема жидкости, т,е, параметра Йо, изменением объема сосуда,а кольцевой выступпри этом выполняет роль нелинейного элемента, компенсируюшего нелинейную зависимость визменении объемов жидкости и сосуда.35 В результате удается снизить температурную погрешность прибора в диапазоне температур (Т Т Тг ач=ч Г я(т)с)т. тЗдесь Т - температураус(, (Т) ир(Т) - коэффициенты соответственнолинейного расширения материала сосуда и объемного расширения жидкости.Из выражений (3) и (5) имеем Формула изобретения Линейный акселерометр, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью, с большим коэффициентом отра" 45жения, приводной двигатель постоянной скорости и фотоэлектрический датчик положения жидкости, о т л и ч а ю Ш и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения температурной погреШности на внутренней поверхности сосуда выУполнен кольцевой выступ, высота которого определяется из соотношения Н 2.- -Я 3Р(т Мт-Х (тмтт,При это 2д. 60где а,Ь - радиго вТ - темпЬ - уров65вижнтуре сы с ступ рату нь ж уда и кольцсоответствеФФкости вде прн т о; неподемпера 3 б 7Сосуд 1 приводится в равномерное врашение с угловой скорбстью и двигателем 4. При наличии вдоль измерительной оси, совпадающей с осью врашения сосуда, вектора линейного ускорениясвободная поверхность жидкости принимает форму параболоида вращения, уравнение которогон- н- на - + (ог-"о) -(2)щг Н й где т- радиус свободной поверхности жидкости;Н - высота сосуда;д - радиус сосуда;по- уровень жидкости в сосудепри Ж -"О;Ь - радиус кольцевого выступаЬ - .т олшина кольцевого выступа,подлежащая определению.Параметрам тр Ь определим из условия неизменности объема жидкости при изменении температуры, т.е. из условия неизменности параметр аОбъем жидкости в неподвижном сосч,- -тхаг(Ь.- Ь ).т ЬИ, (3) т.е, полагаем, что кольцевой выступ полностью находится в жидкости.ДиФференциал выражения (3) при условии, что )о=сопя 1 в диапазонее пературы (Т, Тг, равен дЧ-(7(2 а(1 сЪаМа-а ЙЪ ф 2 ЬдЬЬ+Ь с 3 И),(4)тг Т 2с 3 а=а )"к(т)ат; аь=Ь )" (.т)ат; дИ -иск(т)атт т тго и ,д. (т)атаг-бг ( гьа,(т)ат- (т)а (б)т 1 т С учетом выражения (б) уравнениесвободной поверхности вращающейсяжидкости записывается в виде тгЪ Г к(т)бт +(7) мается его номинальное значение, т.е значение при Т=Т, .Для съема информации в акселерометре используется способ, основанный на измерении угла поворота касательной к свободной поверхности жидкости в точке Е 0,5 Н. Выбором параметров прибора обеспечивают линейную зависимость угла поворота у от усксрения "= К, (8) К=Го (тмтаа 1+н т, тг (9)ыт)ат- Гр(т 1 атт т,678427 Составитель Н.Мараховскаятор Л.Тюрина ТехредЛ.Алферова Корректор Г Назар Зак одписно Р П Патент,г,ужгород, ул.Проект Филиал А(Т), Ь (Т) - коэФфициенты линейного и объемного расширения материала сосуда и жидкости соответственно,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 4550/35 Тираж ЦНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Рауш.61, Авторское свидетельство СССР 9479034, кл. С 01 Р 15/08, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР9415583, кл, С 01 Р 15/08, 1972. 1090го комитета ССЙ и открытийская наб., д.