Электромагнитный датчик ускорения жидкости

Ф ой Сфеоз Советскик ИПИСАН 3 ОБРЕТЕ Социааистическик Реаублик(22) Залвлено 110527 (2) 248 ббб 42/18-1 ФР 15/08 присоединением заявки йо Государст вен нмй СССР по делам нзобрете н открытнйт 3) Приоритет Опубликовано 10.79 Ьоллетень Мо 3 31.76 088.8 та опубликования описания 05,10,79 Авторы изобрет(7 ) Заявит 54) ЭЛЕКТРОИАГНИТНЫЙ ДАТЧИК УСКОРЕНИЯ ЖИДК устосится к области частности, к об рения параметров и пос ала нач ской я содер- ропроые сть, усти. о- а- вый Изобретение отнприборостроения, власти средств измедвижения жидкости.Известны индукционные датчики ускорения, предназначенные для измерения трех компонент вектора ускорений, содержащие корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, инерционный элемент и преобразователь с магнитной системой 1 1.Для повышения точности измерения инерционный элемент датчика, служащий сердечником трех взаимно перпендикулярных обмоток дифферен" циальной трансформаторной схемы преобразования, выполнен в виде поплавка из ферромагнитного матери ала со средней плотностью, равной средней плотности жидкости.Для определения максимальной ве личины ускорения путем дифферен рования электрического сигнала рости используются индикаторы м симальной крутизны изменения си нала 21.Эти устройства содержат низк частотный усилитель, дифференци тор, Фильтр низких частот, пико детектор, компаратор, триггер и Тумовский и С.Д. Прытб воспроизводящее измерительноеройство, В результате обработксигнала обеспечивается сохранена воспроизводящем устройствеледнего воспроизведенного сигнкогда воспроизведенный сигналнает уменьшаться.Наиболее близким по техничесущности к изобретению являетсжидкостный датчИк толчков3 1жащий канал, заполненный электводящей жидкостью, измерительнэлектроды, погруженные в жидкомагнитную систему и пороговое5 ройство для протекания жидкост Жидкость может совершать движение относительно магнитной системы и электродов при интенсивности толч ка, превышающего заданное пороговое значение ускорения. Движение жидко ти преобраэовывается в электрический сигнал с помощью магнитной сис темы электродов, расположенных оди против другого в направлении, перпендикулярном направлению потока жидкости и направлению магнитного поля. В датчике предусмотрен также канал для протекания жидкости в обратном направлении.НеДостатком Датчика ЯВЛЯется ТО,что он выдает электрический сигналлишь тогда, когда ускорение превышает определенное пороговое значениепричем сигнал не описывает ускоря -ние как Функцию времени, Кроме тоГОр. указанньй датчик рассчитан наязМерение ускорений твердых тел ине позволяет измерять местные 1 локальные) ускорения открь;тых потоков жидкости например ускоренняводы н отдельных точках реки., канала .или прибоЙНОЙ зоны).Целью изобретения является создание устройства, позволяющего измерять и регистрировать как Функциювремени локальные ускорения открытых нестационарных пОтОкОВ жицкОсти,чтО приВОдит н нтОге к пОвышениюточности,.Это достигается тем, что магнитная система датчика г 1(дключенаИСМочнику переменного тока, измерительные электроды снабжены вятками связи с ма.гнятным полем, а ныХОДЬ 1 ТОКОВ Подхючены к ЧастотнОмудетектору,,Индукционная наводка, то естьтрансФорматорная электродвижущаясила (ЭДС), возникающая н ниткахсвзи используется н качестве не -суей Частоты. Эта ЭДС модуляруетсяпо;Фазе электрическим сигналсм,выванным скОростью (идкости днижу 1 фейся н магнитном поле датчика,по(кольку этот ся(нал сдвинут поФазе на 90 относительно трансФОРматорной ЭДС. На вход частотнсгодетектора подается резул. Тярующяй,модулированный пО Фазе электрический сигнал, а на ныходе этого детектора сигнал по амплитуде дропорцианален ускорению жидкости.На Фиг, 1 изображен пример выполнения электромагнитного датчикадля измерения дух компонент локальных ускореняЙ жидкости наФиг, 2 - то же, разрез.Датчих ускорения содержит источник 1 переменного тока, подключенный через кабель 2 к чашечномуэлектромагниту 3, Электромагнит 3прикреплен к изолирующей. стенке 4,.на канторой расположены электроды5, б для регистрации горизонтальной (Омпоненты ускореняя я электродь ,. 8 для регистрации нертякальной компоненты, В центре датчикаукреплен общий для всех компонентэлектрод 9,который соединен с экра-.нами хабелей, Электроды 5 и 7 снабжены витками 10 связи число кото рых и охватываемая их контуромплОщадь могут регулироваться, Книткам порн(лючены через экранированный симметричный кабель 11 и усилитель - Ограничитель 12 Фазовый детектор 13 я регистратор 14, Для Обеспечения поочностн и герметичности конструкции электромагнит 3я вятки 10 после регулиронк.":. залиты герм тизирующям компаундом 15.Датчик ускорения Работает следующим Образом,При питании переменным током отисточника. 1 чашечный электромагнит2 создает В жидкости магнитное по 1 э, ОНО имеет симметричную струк -7 У К (;Д. дон Х У ф-К;: ПРЯ;:ВяКЕНИЯ иСНОДЯШЕЙ .Я.,КОС: и В ЗТОМ11 агнитном поле; например н напраВ -ленки 17 между электродамя 5, бноз;якает (1 огла(:11 о закону электроМа 1 Нятяой Инцукцяя ЭЛЕКтродвяжу 5,щая сила (ЭДС), амплитуда которойпропорциональна ГООизонтальнойк 01 чпОне 1 тс ВектОРа скорости жидкОстя , (-;.),. а 6 аза совпадает с Фазой тока, питающего электромагнит..ео манное магнитное поле пронизывающее электрический кснтур, обра-снанный электродами 5, б, витками10 связи и 11 утЯМИ токОВ н жиДкОс -тя создает н нем индукционную25 трансФОрматорную) ЭДС, сднинутуюпо Фазе на 90 отно:ительно тока,питающего злектромагнит. Частотаэтой транс(,срматорной ЭДС используется н датчике н качестве несущей30 Ее амплитуда превышает сигнал вызванньй с:(оросгью жидкости за счетвыбора числа витков 10 снязи и ихположен 1.я н магнитном поле. Результирующий сигнал поступающий на35 усилитель - Ограничитель 12 промоДулиронан по амплитуде и по Фазе,причсм глубина. Модуляции зависит О"скорости жидкости, С выхода усилителя - огрщичителя 12 усиленный яОграниченный по амплитуде сигнал,тодается на вход частотного детек -тсоа 13. Носкольку частота колебания ест:, производная по времениО. Него Фазы, а Фаза н данном случа,. по(;:.,Орциональна с.орости жид,(- кости, то на ньн(оде частотного детектора 13 сигнал пропорционален(зультате аналогичных Преобразован:1 й напрякение с электродов 7, 8пр -порцяонально вертикальной компоненте ускорения жидкости, ОноРегистрируется другим каналом многоканального регистратора 14., Локальность измерения ускорений, то естьобъем ж в .Дкостя, нлияюций заметнымОбразом на амплитуду Оегястрируемого сигнала,. Зависит от распреде.1 еняя нагряженностя магнитного полян жидкости 1- - (Ихсяронанной чувстнятель 1 ост(1- и 1 ельной схемыФизические процессы, лежащие- Основе предлагаемого устройства,могут быть пояснены следующим образом. Если в соответствии с описанным выше ток, питающий электромагнит 3, изменяется по синусоидальному закону с круговой частотой ьти амплитудойв , 1 Щ р,то ЭДС Ц , обусловленная скоростью жидкости, определяется выражением:ц . цй)ьц е.,йМ 1 Э у(е),где к - постоянный коэффициент, определяемый конфигурацией магнитного поля и конструкцией датчика.При тех же условиях трансформа 1 торная ЭДС будет выражаться Фоомулой: 8: е с 1 где амплитуда Х определяется по- ф мимо напряженности и частоты ьу изменения магнитного поля числом витков 10 связи и площадью образованного ими контура, который пронизывается магнитным полем. 25Реэультирунхцее напряжение УЙ), поступающее из цепи электродов 5, 6 (или 7, 8) на усилитель - ограничитель 12, можно представить в виде; 36Ие) . у ьйы + Ф ФЗгде 1)д о с 1 ф -, -Соответственно, напряжение ыходе частотного детектора б( 41 фЧФ)11с ЦЦ )где 8ности,Выбивитковношение- коэффициент пропорциональрая параметры и положение10 связи, можно сделать отц (е 1малым (например,це 1 4 0,1) и с достаточной для прак.тики точностью фиксировать регистратором 14 величину, пропорциональную ускорению жидкости;9 +К -т ой)Ке б 6Постоянную составляющую ьЭ. впоследнем выражении можно исключитьсотвующим вбором семы частотного детектора 13,Датчик дает возможность измерений локальных ускорений открытыхнестационарных потоков жидкости,как з лабораторных, так и в полевых условиях, Он позволяет одновременно регистрировать две компонентывектора ускорения как Функцию,времени.Датчик не содержит механическиподвижных деталей, и его конструкция может быть сделана достаточнопрочной для измерения больших ускорений,Формула изобретенияЭлектромагнитный датчик ускорения жидкости, содержащий магнитную систему и устанозлеьные з жидкости измерительные электроды, о т л ич а ю щ и й с я тем, что,. с целью позыцения точности ускорений нестационарных потоков жидкости, в него введены источник переменного тока, подключенный к магнитной скстеме, витки связи электродов с магнитным полем, подключенные через усилитель к частотному детектору с регкстратором.Источники информации,принятые во внимание при эксперти1, Авторское свидетельство СССРВ 299802, кл, 6 01 Р 15/08, 1969,2, Патент СНА Р 3869666,кл, Я 01 Р 19/2, опублик. 19753. Патент ФРГ У 2320583,кл, С 01 Р 15/08, опублик. 1975690394 оставитель С.Аликберовехред Н,вабурка . Корректор А,Гриценко актор Л,Биб аказ 5956/4 Патентф, г.ужгород, ул,Проектная,4 Тираж 1090 ЦНИИПИ Государстве по делам ивобрете 113035, Москва, Ж, Подписно ного комитета ий и открытийРаушская наб