Угловой акселерометр

з) А"1179380 О 01 Р 15 Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знакам ВСЕРОССИЙСКАЯ ЮБКОЮ.Е 8 В;И ЙУФЛВаоа ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ к авторскому свидетельству(21) 4905288/10 (22) 24.01.91 кладкой, Кольцевая трубка заполнена жид- (46) 20,04.96 Бюл. Хд 11 ким ферромагнетиком. По обе стороны пе- (72) Анисимов М.Мга Лукьянов А.Ева Соко- регородки расноложена силовая обмотка, лов В.В соединенная с источником тока, и две из- (71) Тульский государственный педагогиче- . мерительные обмотки. Пьезоэлектрические ский институт нм,Л.Н,Толстого "; .; преобразователи связаны с" входами двух 4 (56) Авторское свидетельство СССР Ж": куйлаителегй, выходы которйх соединены с ) 451951, кл, 0 01 Р 15/08, 1973. Авторское измерительными обмотками и с входами свидетельствоСССР Я 1501726, кл. О 01 Р смесителя, выход которого связан с изме-15/08, 1989, : : : :. - рителем частоты; Под действием измеряе- О (54) УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР . " .. мого углового ускорения происходит (57) Изобретение относится к измеритель- изменение йлотности, а следовательно; и . ной технике и предназначено для измере- скорости распределения ультразвуковых кония угловых ускорений; Сущность лебаний в магнитной жидкости, что привоиаобрстениа: аксглерометр состоит иа кольднт к нвменению частоты генерации ценой трубки в виде торопца или кольца с авгоколебаний, подаваемых на входы сме. иединенными кыагаыи и перегородкой, снтелн и регистрируемых усилителем часвыполненной в виде двух пьезопреобразо- тоты. 1 ил. вателей, разделенных демпфирующей проИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для изменения угловых ускорений.Известен угловой акселерометр, содержащий кольцевую трубку в виде тороида илиспирали, заполненную жидкостью, и двадатчика давления.,Недостатками известного устройстваявляются наличие механически деформируемых упругих элементов и малые пределыизмерения ускоджия. -.-Наиболее:блщЮйЬо фхнической сущности к изобретейи(о,явд(е 1 ся угловой акселерометр, соде(эжа(цй кольцевую трубку ввиде тороида.илийфали с соединеннымиконцами и "геРе("бродкой, заполненнуюжидким ферромагнетиком, и узел съема информации, выполненный в виде силовой обмотки, расположенной в месте соединенияконцов трубки и соединенной с источникомтока, и двух измерительных обмоток, расположенных по обе стороны перегородки,Недостатками известного устройстваявляются невозможность измерения постоянных угловых ускорений, обусловленнаяпостоянным градиентом плотности жидкогоферромагнетика при наличии постоянногоускорения, вследствие чего в измерительных обмотках не возбуждаются ЭДС, и низкая, чувствительность, обусловленнаясравнительно низкой сжимаемостью жидкого ферромагнетика,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, проявляющееся в возможности измеренияпостоянных угловых ускорений, и повышение чувствительности,Цель достигается тем, что в устройствеперегородка выполнена в виде двух пьезоэлектрических преобразователей, разделенных прокладкой, каждый из которыхсоединен с входами двух усилителей, выходы которых соединены с соответствующимиизмерительными обмотками и с входамисмесителя, выход которого связан с измерителем частоты.На чертеже изображен вариант углового акселерометра, который содержиткольцевую трубу 1 в виде спирали с соединенными концами, заполненную жидкимферромагнетиком 2. В месте соединенияконцов трубки расположены перегородки ввиде двух пьезоэлектрических пьезопреобразователей 3, 4, разделенных демпфирующей прокладкой 5, и силовая обмотка 6,соединенная с источником 7 тока. По обестороны перегородки располагаются измерительные обмотки 8, 9, соединенные с выходами двух усилителей 10, 11, входыкоторых связаны с пьеэоэлектрическиМи пьезопреобразователями 3, 4, Выходы усилителей 10, 11 соединены с входами смесителя 12, выход которого связан с измерителем 13 частоты.Пьезоэлектрический преобразователь,соединенный с входом усилителя, усилитель, связанный с измерительной обмоткой, магнитная жидкость образуют автогенератор с целью положительной об ратной связи, в качестве которой выступаетмагнитная жидкость. Резонансные частоты столба магнитной жидкости определяются соотношением 1= С/Я= и С/(, где 1-часто.- та колебаний; 1 - длина волны ультразвуко вых колебаний; и - целое число длин волн;(- длина столба магнитной жидкости, Обычно в подобных автогенераторах в качестве входного и выходного преобразователей используются пьезопреобразователи (авт.св, 20 М 606127, кл. 6 01 Р 29/00, 1978), В предлагаемом устройстве в качестве выходного преобразователя используется измерительная катущка, в которую помещена магнит-.ная жидкость, находящаяся в постоянном магнитном поле, Возникновение акустических.колебаний в таком генераторе возможно благодаря электромагнитоакустическому эффекту, заключающемуся в возникновении 30акустических колебаний в магнитной жид- .0 кости, помещенной в постоянное магнитное поле и располагающейся внутри обмотки по которОй пропускается переменный электрический ток (Лукьянов А.ЕСоколов В,В., Шустров Б.А. Возбуждение волн намагниченности в ферромагнитной жидкости, Тезисы докладов 16 Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. 8 сентября 1983 г Тула, с. 256; Соколов В.В., Трегубкин Э.А. Электромагнитоакустиче ские преобразования в магнитной жидкости. Магнитная гидродинамика. М 1, 1987, с. 132-135. Соколов В.В., Трегубкин Э.А. Индукционные явления при распространении ультразвуковых волн в магнитной жидкости.45 Тезисы докладовРижского совещания помагнитной гидродинамике, Саласпилс. Ин-т ЛатвССР, 1984, с,51-54).Для измерения углового ускорения оськольцевой трубки 1, выполненной в виде 50 тороида или спирали, располагают вдоль. оси вращения, При вращении углового акселерометра с ускорением возникает перепады давления в магнитной жидкости 2, которые оказываются максимальными у пе регородки, причем давление в магнитнойжидкости с одной стороны перегородки максимально, а с другой минимально. Эти изменения давления приводят к соответствующему изменению скорости распростра1793802 Формула иэобретения 30что, с целью расширения функциональУГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР, содер- ных возможностей за счет измерения :жащий кольцевую трубку в виде торои- постоянных угловых ускорений и повыда или спирали, концы которой соеди-шения точности, в него введены два нены жесткой перегородкой, 35,усилителя, смеситель и измеритель часзаполненную жидким ферромагнетиком, тоты, а жесткая перегородка выполнена и дифференциальный блок сьема инфор- в виде двух пьезоэлектрических преобмации, выполненный в виде силОвой,разователей, разделенных демпфируюобмотки, расположенной в месте соеди-.щей прокладкой, каждый иэ которых нения концов трубки и соединенной сМ 0 соединен с соответствующей иэмериисточником тока, и двух измерительных тельной обмоткой и с входом смесите- обмоток, расположенных по обе сторо- ля, выход которого подключен к измены от перегородки, -отличающийся тем, рителю частоты. 45 нения ультразвуковых колебаний, Изменение скорости ультразвука вызывают противоположные изменения частоты колебаний двух автогенераторов, состоящих из пьезопреобраэователей 3,4,усилителей 10, 11, измерительных обмоток 8, 9 и магнитной жидкости 2. Колебания, возбуждаемые в автогенераторах поступают на входы смесителя 12, на выходе которого возникает сигнал разностной частоты фиксируемый измерителем 13 частоты. Для устранения взаимного воздействия колебаний, создаваемых автогенераторами, между пьеэопреобразователями 3, 4 располагается демпфирующая прокладка 5.Использование изменения скорости ультразвуковых колебаний от давления у жесткой перегородки позволяет повысить точность измерений по сравнению с прототипом, так как изменение скорости от давления на несколько порядков превышает эффект изменения плотности от давления. Повышению точности способствует также и использование столбов магнитной жидкости в качестве элемента цепи положительной обратной связи, что позволяет использовать цифровые обработки информации и достичь погрешности измерения разностной частоты автогенераторов порядка 10,Для создания постоянного магнитногополя, необходимого для возникновения5 электромагнитоакустического эффекта, используется силовая, обмотка 6, связанная систочником 7 постоянного тока.Угловой акселерометр состоит иэ стеклянной трубки 1, содержащей десять вит 10 ков в виде спирали с внешним диаметром200 мм и заполненной магнитной жидкостью 2. В месте соединения концов трубки 1 расположена жесткая перегородка,представляющая собой два пьеэоэлектри 15 ческих преобразователя 3, 4 ЦТС, разделенных демпфирующей прокладкой 5 иээпоксидной смолы ЭД, Пьезопреобразователи соединены с входами транзисторныхусилителей 10, 11, выходы которых связаны20 с двумя измерительными катушками 8, 9 по200 сит. Силовая обмотка 6, имеющая 750витков, соединена с регулируемым источником 7 тока.К преимуществам углового акселеромет 25 ра можно отнести высокую температурнуюстабильность, обусловленную дифференциальным способом обоаботки информации..1793802 Редактор Т, Федото Коррект трова По инат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 венно-издательский Произ Заказ 127,1130 Составитель М. АнисимовТехред М,Моргентал ажО "Поиск" РоспатентаМосква, Ж-Э 5, Раушская н д