Акселерометр

О 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК С 01 Р АНИЕ ИЗОБРЕТ ЬСТВ ческий интво СССР 8, 1979, и средстуровых ция ЦНИИТЭИ п. З,М,ЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИ(46) 23.12.86. Бюл. В (71) Устиновский меха ститут(57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти при-.менение для измерения ускорения движущихся объектов. Для повьппениячувствительности цилиндрическаячасть корпуса камеры 1 выполнена изпрозрачной 3 и непрозрачной 4 частей. У прозрачной части 3 размещенаоптическая система 16, состоящаяиз плоских зеркал 17 и 18, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, а также параболического отражателя 19. Световой луч В из диафраг.1278730 мы 16, пройдя через прозрачные части торцов 6 8 камеры 1 и поплавка 7 и отразившись от конусного отражателя 13 через щелевую кольцевую диафрагму 1 О, попадает на зеркальную поверхность 5 камеры 1. После многократного отражения от зеркальных поверхностей 5 и 9 корпуса и поплавка луч попадает через прозрачнуючасть 3 корпуса 1 и оптическую систему 16 в дополнительный координатно-чувствительный приемник 20, Второй луч А из диафрагмы 15 аналогич 1Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения ускорения движущихся объектов.Цель изобретения - повышение чувствительности.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема прохождения лучей в оптической системе.устройство содержит герметическую цилиндрическую камеру 1, заполненную прозрачной жидкостью 2, цилиндрическая часть камеры 1 выполнена составной из прозрачной 3 и непрозрачной 4 частей, причем внутРенняя цилиндрическая поверхность 5 непрозрачной части 4 выполнена зеркальной, а торец б камеры 1, примыкающий к непрозрачной части 4, выполнен прозрачным, Внутри камеры 1 расположен поплавок 7, выполненный в виде пустотелого герметичного цилиндра, один из торцов 8 которого выполнен прозрачным, а внешняя цилиндрическая поверхность 9 выполнена зеркальной и снабжена двумя щелевыми кольцевыми диафрагмами 1 О и 11,Внутри поплавка 7 размещены конусные отражатели 12 и 13, установленные соосно с поплавком 7, причем отражатель 13, сопряженный с прозрачной торцовой стенкой 8, выполнен в виде кольца, Источник 14 света снаб. жен двумя кольцевыми диафрагмами 15 и 16, оптически взаимодействующими, соответственно, с конусными отражаФ ным образом выходит иэ корпуса 1 ипопадает на один из световодов 22координатно-чувствительного фотоприемника 21При действии ускоренияпоплавок 7 перемещается вдоль осивращения, вызывая перемещение световых лучей, причем луч В из оптической системы 16 полностью пройдетвсю измерительную шкалу приемника20, в то время как луч А переместится на одно деление шкалы приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22. 2 ил. телями 12 и 13. Отражатель 13 черезщелевую диафрагму 10, зеркальные поверхности 5 и 9 и прозрачную часть3 камеры 1 оптически связан с опти 5 ческой системой 16, состоящей из плоских зеркал 17 и 18, обращенных зер.т .кальными поверхностями друг к другуи развернутых относительно друг друЮга на угол У , параболического отражателя 19, установленного так, чтоего фокус расположен на поверхности зеркала 17 а сам параболическийотражатель 19 снабжен плоским зеркалом 18 и оптически взаимодействуетс зеркальной поверхностью 9 поплавка 7,Акселерометр включает в себя также два координатно-чувствительныхфотоприемника 20 и 21, один из которых оптически взаимодействует с оптической системой 16, а другой - с коническим отражателем 12 поплавка 7,Координатно-чувствительные фотоприемники 20 и 21 выполнены в виде волоконно-оптического устройства, содержащего множество гибких световодов22, входные торцы 23 которых уложены в виде линейки, а выходные 24 - ввиде кода, соответствующего, например, двоичному коду. Выходные торцы24 оптически взаимодействуют с фотоприемниками 25, которые электрическисвязаны с регистратором 26. Акселерометр работает следующимобразом. Камера 1 приводится во вращениес постоянной круговой скоростью спомощью вспомогательного двигателя (не показан), Под действием возникающих при вращении жидкости 2 центробежных сил поплавок 7 устанавливается по оси симметрии цилиндрической камеры 1, При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль оси вращения. При этом перемещение поплаька 7 пропорционально интегралу во времени от измеряемого ускорения. Регистрация перемещения поплавка 7 осуществляется посредством передачи световых лучей от источника 14 света на входы координатно-чувствительных фотоприемников 20 и 2. Это происходит следующим образом.При прохождении светового потока от источника 14 света через диафрагмы 15 и 16 образуются два световых луча (А и В). Луч А из диафрагмы 15, пройдя через прозрачные торцовые стенки 6 и 8 камеры 1 и поплавка 7, поступает на конусный зеркальный отражатель 12, отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 11 и прозрачную часть 3 камеры 1, попадает на один иэ входных торцов 23 световодов 22 координатно-чувствительного фотоприемника 21 и информирует о положении поплавка 7. Луч В из диафрагмы 16, пройдя через прозрачные торцовые стенки б и и 8, поступает на конусный отражатель 13, отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 10, попадает под заданным углом с на зеркальную поверхность 5 камеры 1, отразившись от которой посту,пает на зеркальную поверхность 9 поплавка 7, Многократно отразившись от зеркальных поверхностей 5 и 9, луч В доходит до границы между прозрачной 3 и непрозрачной 4 частями камеры 1 и, пройдя через прозрачную часть 3, поступает в оптическую сис тему 16. Отразившись от параболического зеркала 19, луч В попадает под углом 9, в точку Р на поверхности плоского зеркала 17, являющуюся фокусом параболического зеркала 19 для всех лучей, падающих на него параллельно лучу В. Многократно отразившись от зеркал 18 и 7, луч В попадает на координатно-чувствительный приемник 20.При определенном соотношении геометрических параметров где- угол отражения световоголуча от зеркальных поверхностей5 и 9;Ь - расстояние между точками отражения светового луча на поверхностях 5, 9 и максимально возможноеперемещение светового луча от положения В до В по поверхности параболического зеркала 19;О 1., и 1. - размеры зеркал 17и 18;угол разворота зеркал 17 ии 18;Я - минимальное расстояние между зеркалами 17 и 8,можно добиться, что световой луч навыходе из оптической системы 16 полностью пройдет всю измерительную шка.лу координатно-чувствительного фото приемника 20, т.е. переместится из1положения В в положение В , в товремя как луч А переместится на одно деление шкалы координатно-чувстви"тельного приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22, т.е, точность измерениябудет определяться не расстоянием Нмежду торцами 23 соседних световодов 22, а величиной Н/И где Мчисло световодов 22 в координатночувствительном приемнике 20. Это вытекает из следующего (фиг.2).Изменением угла можно добиться, чтоЬ=Н. При перемещении поплавка 7, являющегося результатом действия ускорения, световой луч, отраженный отзеркальной поверхности 9, может переместиться по поверхности параболи ческого отражателя 19 на максимальное расстояние Ь т.е. из положенияВ перейти в положение В , что приводит к изменению угла падения светового луча в точку Р от величины 8, до 45 9 При многократном отражении, начальном угле 9 и соответствующихразмерах Е Ь и Б луч на выходе изоптической системы 1 б займет положение В в начале шкалы координатночувствительного фотогриемника 20.При начальном угле 6 и тех же геометрических параметрах луч на выходеиэ оптической системы 16 займет положение В , т.е. перемещение луча В: 55 на входе в оптическую систему 1 б навеличину приведет к перемещению луча на выходе иэ оптической системына всю длину координатно-чувствительного фотоприемника 20.1278730 Н Заказ 6828/41 Тираж 778 Подписно Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5Оптический сигнал с выходов 24 . координатно-чувствительных фотоприемников .20 и 21 поступает на вход фотоприемников 25, где преобразуется в электрический сигнал в виде двоичного кода, который поступает на регистратор 26. формула изобретения Акселерометр, содержащий источник света и заполненную прозрачной жидкостью герметичную цилиндрическую камеру, выполненную с возможностью вращения и имеющую прозрачную торцовую стенку и цилиндрический поплавок внутри камеры, один из торцов которого через прозрачную торцовую стенку камеры оптически связан с источником света, а также координатно-чувствительный фотоприемник, выполненный в виде волоконно-оптического кодирующего устройства с гибкими световодами, входные торцы которых уложены в виде линейки, а выходные - в соответствии с заданным коЧом, о т л и.ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения чувствитель -ности, в него введены дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник и оптическая система в 5 виде параболического и двух плоских зеркал, установленных под угломи обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, при этом дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник оптически согласован с оптической системой, фокуспараболического зеркала расположенна зеркальной поверхности одногоиз плоских параллельных зеркал и оптически согласован с наружной цилиндрической поверхностью поплавка, выполненной зеркальной с двумя кольцевыми щелевыми диафрагмами, причемвнутри поплавка на противоположныхторцах размещены конусные отражатели, соосные с поплавком, а цилиндрическая часть корпуса камеры выполнена с прозрачными и непрозрачными 25частями. причем непрозрачная частьвыполнена с внутренней зеркальнойповерхностью.