Акселерометр

Союз Сфветскик Сфциалистическик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОНУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.з С 01 Р 15/11 с присоединением заявки Й 9(23)Приоритет Госуяарстафииый комитат СССР ио ямам изобретеиий и открытий(71) Заявитель . 54) АКСЕЛЕРОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, прн измерении линейных параметров движения подвижныхобъектов.Известны акселерометры, содержащиечувствительный элемент в виде каплижидкости, например ртути, и датчикперемещения 1,Известны также различные варианты построения датчиков перемещениядля акселерометров с чувствительнымэлементом в виде жидкой массы 2).Недостатком указанных акселерометров является их сравнительно низкая 15точность, которая во многом определяется степенью смачиваемости жидко-,стью стенок канала и поверхностногонатяжения в зоне менисков,Наиболее близким к предлагаемому 20по технической сущности и достигаемому результату является акселерометр,содержащий сосуд-, частично заполненный жидкостью, приводной двигательи датчик положения жидкости 3.Однако в известном акселерометреимеет место погрешность, обусловленная капиллярными силами, под воздействием которых происходит деФормация свободной поверхности жидкости ЗО вблизи твердой границы,т.е. отклоненне свободной поверхности жидкости от параболоида вращения. Указанная деформация наблюдается в тех местах, где непосредственно измеряется площадь сечения жидкости.Цель изобретения - повьааение точности измерения.Указанная цель достигается тем,что в известном аксЕлерометре сосуд с ферромагнитной жидкостью охвачен сердечником с Н-образным окном, на средней части сердечника по обе стороны от сосуда размещены обмотки возбуждения, подключенные к источникам питания различной частоты, а со стороны каждого торца сосуда размещены по две измерительные обмоткн, причем каждые две обмотки, размещенные в разных торцах сосуда, соединены встречно и включены параллельно на общую нагрузку.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого акселерометра; на фиг, 2- схема соединения обмоток датчика положения жидкости.Акселерометр содержит цилиндрический сосуд 1 из диамагнитного материала, ферромагнитную жидкость 2, частично заполняющую сосуд 1, централь4 851269 ный стержень 3, проходящий через сосуд 1, жестко связанный с ним и выполненный из ферромагнитного материала, обмотки возбуждения 4 и 5 датчика положения, сердечник б датчика положения, измерительные обмотки 7 - 10 и приводной двигатель 11, ротор которого жестко связан со стержнем 3. Сердечник 6 датчика положения жидкости выполнен с профилированной .средней частью, охватывающей сосуд 1 с жидкостью 2. На этих средних частях установлены обмотки возбуждения 4 и 5 (фиг. 2). К обмотке 4 подводится напряжение У частоты й 4, а к обмотке 5 - напряжение Уд частоты й. 15В торцах сосуда 1 на сердечнике б установлены по две измерительные обмотки 7,8 и 9,10, включенные на общую нагрузку. При этом имеют место соотношения Ь( =Ь, Ь=Ь(, где Ь в ,Ь - Щ индуктивности обмоток 7-10.4 4Акселерометр работает следующим образом.Сосуд 1 с жидкостью 2 с помощью . двигателя 11 через стержень 3 приводится в равномерное вращение. Жидкость 2 при этом занимает по отношению к сосуду 1 периферийную часть полости, что обусловливается наличием центробежного силового поля, Наличие линейногО ускорения приводит к тому, что граница раздела жидкость-газ принимает Форму усеченного параболоида вращения. При этом параметры акселерометра выбраны таким образом, что вершина этого пара- И болоида лежит вне сосуда 1. Изменение величины ускорения ведет к тому, что параметр параболоида изменяется, т.е. изменяется радиус границы раздела жидкость-газ. 40 Ц =а зимф, О) Используя частотный метод,селек 0 ции, можно выделить, например, со-, ставляющую вида ЦА+Ва которая несет информацию о величине ускорения и свободна от составляющейвследствие чего и обеспечивается повышение точности измерения ускорения, Выражение (3) получают на основании выражений -(1) и (2), что продиктовано методическими соображениями. Однако и в действительности, несмотря на более сложный характер зависимостей (1) и (2), обусловленных наличием поверхностных волн, в 5В том случае, когда ускорение отсутствует, граница раздела жидкость-газ в сосуде 1 представляет собой форму прямого кругового цилиндра, причем зазор между жидкостью 2 и стержнем 3 везде одинаковый. В 60 таком случае ЭДС, индуцируемые в обмотках 7 и 10, равны по величине, а так как эти обмотки включены встречно (Фиг. 2), то падение напряжения на нагрузке равно нулю. Аналогичная 65 Для изменения радиуса границы раздела жидкость-газ, несущего информацию о величине линейного ускорения, служит датчик положения жидкости. При подаче в обмотку возбуждения 4 напряжения П,( с частотой Й по сердечнику 6, жидкости 2 и стержню 3 замыкаются магнитные потоки ф( и Ф 2, которые возбуждают в измерительных обмотках 7 и 10 ЭДС. Аналогично при подаче в обмотку 5 напряжения 0 частОты Й пОтОки ф и Ф 2 в измерительных обмотках 8 и 9 индуцируют соответствующие ЭДС. картина имеет место и в обмотках 8 и 9Таким образом, выходной сигнал акселерометра равен нулю.При наличии ускорения зазор между поверхностью раздела жидкостьгаз и стержнем 3 различный, вследствие чего потоки ф 1 и ф отличаются друг от друга, а следовательно, и величины ЭДС, индуцируемые в обмотках 10 и 7, различные. Выходной. сигнал частоты й,( в виде падения напряжения на нагрузке по величине равен разности ЭДС, наводимых в обмотках 10 и 7, и пропорционален величине ускорения, а его фаза определяет знак ускорения. Сигнал частоты .Г в виде напряжения, равного разности ЭДС, наводимых потоками фэ и ф соответственно в обмотках 9 и 8, так" же пропорционален величине ускорения, а его фаза определяет знакф ускорения.В результате использования предлагаемого трансформаторного датчика положения жидкости удается снизитьУ влияние поверхностных волн на процесс измеренияС выхода одного канала датчика снимается сигнал где а - амплитуда, несущая информацию о величине ускорения; М - частота,а с выхода второго канала - сигнал О,:ад)шиш,С, Фгде Ь- погрешность, обусловленнаяналичием поверхностных волн, пропорциональная произведению функции Бесселя и тригонометрической функции.Вычитая из формулы (1) выражение (2), получают851269 Формула изобретения тель И. ПолунинаА, Бабийец КорректорС. Корниенко Соста тровка 0 ТехреРедакт Тираж 907ВНИИПИ Государственнопо делам изобретейий13035, Москва, Ж, Р Подписноеета СССРтийнаб., д. 4 Заказ Ь 34 3/6 2 комиоткска филиал ППП Патент, г. Ужгород, улПроектная общем случае смысл выражения (3) сохраняется.Таким образом, работа трансформаторногодатчика на двух различных частотах обеспечивает снижение влияния поверхностных волн, обусловленных действием капиллярных сил.Акселерометр, содержащий частично заполненный ферромагнитной жидкостью сосуд, связанный с приводным двигателем, и датчик положения жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, сосуд с ферромагнитной жидкостью охвачен сердечником с Н-образным окном, на средней части сердечника по обе стороны от сосуда размещены рбмотки возбуждения, подключенные к источникам питания различнойчастоты, а со стороны каждого торцасосуда размещены по две измерительные обмотки, причем каждые две обмот. -ки, размещенные в разных торцах сосуда, соединены встречно и включеныпараллельно на общую нагрузку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 241799, кл. 6 01 Р 15/11, 08.1969.2. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П,В.Новицкого. Л., Энергия, 1975,с. 435-437,3. Авторское свидетельство СССРУ 475551; кл. 6 01 Р 15/11, 08.1973