Акселерометр

(19) (11) за) С 01 Р 15/12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ ые иэмерительны ензорезисти бразователи их элемента крепленные на включенные в товую аллически еннюю поре гис трию щ и йостро ышени ьство ССС 15.06.7 виях вибйствий,нитного катушки,массу,тока, аолнены в полненным в в поля нерционную еременного тываю и источник еталлические ч вь жащи связанорпусом,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный заочный маительный институт(прототип) 4)(57) АКСЕЛЕРОМЕТР, со рпус, инерционную массу ю упругими элементами с схему, демпфер в виде ме частиц, заполняющих внут лость инерционной массы, рующий прибор, о т л и ч с я тем, что, с целью п точности измерений в усл рационных и ударных возд он снабжен источником ма иде намагниченных шариков из магитотвердого материала,81 1 10939Изобретенг относится к измерению параметров движения, в частности к акселерометрам с элементом демпфирования колебаний массы чувствительного, элемента и тензометрическим преобразователем.Известны акселерометры, .содержащие измерительный преобразователь и поглотитель свободных колебаний массы чувствительного элемента 1 11. 10Акселерометры имеют относительно низкую динамическую точность из-за узкого частотного диапазона демпфирования свободных колебаний.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, связанную упругими элементами с корпусом, тензорезистивные измери тельные преобразователи,. наклеенные на упругие элементы .и включенные в мостовую схему, демпфер и регистрирующий прибор. При этом инерционная масса выполнена с внутренней по постыл, которая заполнена металлическими частицами в виде шариков, выполняющих роль демпфера 2 3.Недостатком известного устройства является относительно низкая точность ЗО измерений в условиях вибрационных и УКарных воздействий. Это обусловлено тем, что при низких частотах измеряемых ускорений эффект демпфирования отсутствует (металлические частицы практически не перемещаются относительно стенок инерционной массы) и свободные колебания инерционной массы вызывают искажение полезного сигнала, приводящее к существенному снижению точности измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений в условиях вибрационных и ударных воздействий.Указанная цель достигается тем, 4 что устройство, содержащее корпус, инерционную. массу, связанную упругими элементами с корпусом, тензорезистивные измерительные преобразователи, закрепленные на упругих элементах и включенные в мостовую схему, демпфер в виде металлических частиц, заполняющих внутреннюю полость инерционной массы, и регистрирующий прибор, снабжено источникЬм магнитного поля,55 выполненным в виде катушки, охватывающей инерционную массу, и источником переменного тока, а металлические частицы выполнены в виде намагниченных шариков нз магнитотвердогоматериала,На фиг, 1 представлена конструктивная схема предлагаемого акселерометра; на фиг. 2 - разрез А-А нафиг. 1, на фиг. 3 " схема включениятензорезистивных измерительных преобразователей.Устройство для измерения ускорений содержит корпус 1 с боковымистенками 2 и 3, жестко соединеннымимежду собой пластинами 4 и 5. Внутрикорпуса 1 на четырех упругих элементах6, 7 и 8, 9 подвешена инерционнаямасса 10, выполненная с внутреннейполостью 11 и изготовленная из немагнитных материалов, например беррилиевой бройзы (из которой изготовленытакже и упругие элементы 6, 7 и 8, 9).Тензорезистивные измерительные преобразователи 12, 13 и 14, 15 наклеенына упругие элементы 6, 7 и 8, 9 ивключены в мостовую схему (фиг. 3),выход которой соединен с регистрирующим прибором 16. Для повышениячувствительности может быть использовано восемь тензорезистивныхпреобразователей, наклеенных на разные стороны упругих элементов. Металлические частицы 17 изготовлены измагнитотвердого материала, напримергексаферрита бария, выполнены ввиде намагниченных шариков и помещены во внутреннюю полость 11инерционной массы 10В корпусе 1 размещена также катушка 18, охватывающая инерционнуюмассу 10 и подключенная к источнику19 переменного тока. На боковых стенках 2 и 3 закреплены упоры 20 н 21,ограничивающие перемещение инерционной массы 10 в случае воздействиябольших ускорений, во много разпревышающих верхний предел измерения.Ось чувствительности устройства совпадает с направлением, отмеченнымстрелкой 22. Размеры магнитных частиц 17, напряженность н частота изменения магнитного поля, количествочастиц, заполняющих внутреннюю полость 11 инерционной массы 10, выбираются исходя иэ собственной частотыколебаний инерционной массы, частотыи амплитуды вибрационных н ударныхвоздействий, а также обеспечениятребуемого коэФФициента демирирцаниа.Соотношение между намагниченкостьюферромагнитных шариков и величинойпеременного магнитного поля, созда.энергию хаотического движения шариков и тем самым заданный коэффициентдемпфирования, Так, например, еслишарики изготовлены из гексаферритабария,. то они имеют остаточнуюнамагниченность около 1000 Э. В этомслучае для придания шарикам хаоти Оческого движения минимальная напряженность переменного магнитного полякатушки должна быть порядка 500 Э.Таким образом, в предложенном устройстве, изменяя величину напряженностимагнитного поля посредством изменениятока в катушке, можно изменять коэффициент демпфирования свободных колебаний инерционной массы, при этомчастота переменного магнитного поля 2 Одолжна отличаться от частоты соб-..ственных колебаний инерционной массышарики должны быть изготовлены изматериала с большой остаточной намагниченностью, которую имеют магнито- р 5твердые материалы, и иметь высокуюизносостойкость (гексаферрит бария)Коэффициент заполнения шарикамиполости 11 выбирается исходя изтого, чтобы все шарики имели относительную свободу перемещения. Этоусловие выполняется при коэффициентезаполнения меньшем 0,8.Предложенное устройство работаетследующим образом. При отсутствии ускорения инерционная масса 10 находится в состоянии равновесия.,Упругие элементы 6, 7 и 8, 9 недеформированы, соответственно 40 недеформированы и тензорезистивные измерительные преобразователи 12, .13 и 14, 15, и поэтому на выходе мосто-, вой схемы сигнал рассогласования равен нулю. При наличии ускорения в направлении оси чувствительности инерционная масса 10 смещается относительно корпуса 1 Упругие элементы 6, 7 и 8, 9 деформируются и вызывают деФормацию тензорезистивных измерительных преобразователей 12, 13 и14, 15. На выходе мостовой .схемы (фиг. 3) появляется сигнал, пропорциональный величине измеряемого ускорения, который регистрируется прибором 16. Высокая точность измерения в широком диапазоне частот измеряемых ускорений обеспечивается благодаря демпфированию сврбодных колебаний, особенно в условиях воздействия вибрационных и ударных возмущений.Демпфирование свободных колебаний происходит следующим образом.При включении источника 19 переменного тока катушка 18 создает вокруг инерционной массы 10 переменное магнитное поле, с которым начинают взаимодействовать намагниченные частицы 17. При взаимодействии частицы перемещаются относительно инерционной массы и ударяются о стенки внутренней полости 1 1. Вследствие ударов происходит рассеяние энергии, приводящее к демпфированию колебаний,. Путем изменения напряженности магнитного поля получают требуемый коэффициент демпфирования. При этом демпфирующее действие намагниченных частиц 17 практически не зависит,от частоты и амплитуды вибрационных и ударных воздействий.Предложенное устройство в сравнении с известными позволяет осуществлять более эффективное демпфирование свободных колебаний в широком диапазоне как частот измеряемых ускорений, так и частот вибрационных и ударных воздействий, что в конечном итоге ;.обеспечивает повышение точности измерения.10939812 Фиг.,У Составитель К. ЛукомскийТехред И.Метелева Корректо едактор А, Козори илакч Заказ 34 16/3 раж/5 лиял ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПИ Гос по делам 3035, Москв823 Подпис арствобретЖенного комитета СССРений и открытийРаушская наб д,