ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ Российский патент 1996 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления летательными аппаратами.

Известен электрокинетический датчик линейных ускорений (1), содержащий герметичную камеру, заполненную рабочей жидкостью, разделенную на две части электрокинетическим преобразователем с инерционной массой и электродами на торцах, закрепленным в камере в упругих элементах таким образом, что жидкость из одной части камеры в другую может перетекать только через диафрагму.

Недостатком такого датчика является то, что при появлении смещения упругих элементов относительно нулевого положения на действие инерционной силы начинает накладываться сила реакции упругих элементов, пропорциональная величине смещения относительно нулевого положения.

Действие этой силы сохраняется и после снятия линейного ускорения. Причем в малогабаритном датчике, где возможности для перемещения инерционной массы ограничены, влияние жесткости упругих элементов более значительно. Кроме того, увеличение инерционной массы с целью повышения чувствительности датчика к линейным ускорениям приводит к большей скорости перемещения инерционной массы, следовательно к более быстрому нарастанию влияния жесткости упругих элементов.

Известен датчик линейных ускорений (2), содержащий инерционную массу на упругих мембранах, герметично закрытую камеру, заполненную полярной диэлектрической рабочей жидкостью с размещенным в ней электроосмотическим преобразователем, а также датчик перепада давлений, выход которого соединен с входом усилителя электрических сигналов, выход усилителя электрических сигналов подключен к входу электроосмотического преобразователя, при этом датчик перепада давлений, установленный в гидравлической схеме последовательно с электроосмотическим преобразователем и инерционной массой, в компенсационной измерительной системе является датчиком первичной информации, электроосмотический преобразователь силовым элементом, а в качестве выходного полезного сигнала используется выходной сигнал усилителя.

Недостатком известного акселерометра является то, что погрешность масштабного коэффициента, в основном, определяется нестабильностью масштабного коэффициента электроосмотического преобразователя, которая определяется температурной зависимостью и нестабильностью во времени, обусловленной химической активностью полярных жидкостей по отношению к конструкционным материалам.

Кроме того, использование совместно с электроосмотическим насосом диффузионных датчиков, в которых в качестве рабочей жидкости используется электролит, неизбежно обуславливает необходимость конструктивной организации двух герметичных, изолированных друг от друга камер, что означает увеличение трудоемкости изготовления таких датчиков, а также ухудшает габаритно-массовые характеристики.

Технический результат изобретения повышение точности технологичности и снижение габаритно-массовых характеристик.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве датчика первой информации используется электрокинетический преобразователь, размещенный в одной камере и в одной жидкости с электроосмотическим преобразователем.

На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик.

Датчик линейных ускорений состоит из следующих элементов:
1. упругая мембрана,
2. груз инерционная масса,
3. преобразователи (электрокинетический и электроосмотический),
4. держатели преобразователей,
5. рабочая жидкость,
6. усилитель.

При ускоренном линейном движении датчика сила инерции грузов вызывает появление перепада давления Р_вх и перетекание рабочей жидкости через электрокинетический преобразователь. При это на электродах электрокинетического преобразователя появляется электрический потенциал, пропорциональный линейному ускорению, который преобразуется усилителем и подается на электроды электроосмотического преобразователя таким образом, что вызывает появление на электроосмотическом преобразователе давления, которое противодействует перетеканию рабочей жидкости через преобразователи, следовательно, противодействует деформации упругих мембран и, благодаря этому, снижает влияние их упругости на величину выходных сигналов датчика.

Выходной сигнал измеряется на выходе усилителя обратной связи.

Использование в датчике однотипных элементов, каковыми являются электрокинетический и электроосмотический преобразователи, обуславливает минимальные габаритно-массовые характеристики, конструктивную и технологическую простоту и повышенную точность, так как дает возможность взаимной частичной компенсации нестабильности их масштабных коэффициентов благодаря тому, что в них используется одно и то же природное явление.

Использование: в системах управления летательными аппаратами. Сущность изобретения: организация измерительной системы компенсационного типа с помощью двух однотипных преобразователей, размещенных в одной герметичной камере и в одной рабочей жидкости обуславливает уменьшение габаритно - массовых характеристик, конструктивную и технологическую простоту и повышение точности. 1 ил.

Датчик линейных ускорений, содержащий инерционную массу на упругих мембранах, герметично закрытую камеру, заполненную полярной диэлектрической рабочей жидкостью с размещенным в ней электроосмотическим преобразователем, а также датчик перепада давлений, выход которого соединен с входом усилителя электрических сигналов, выход усилителя электрических сигналов подключен к входу электроосмотического преобразователя, при этом датчик перепада давлений, установленный в гидравлической схеме последовательно с электроосмотическим преобразователем и инерционной массой, в компенсационной измерительной системе является датчиком первичной информации, электроосмотический преобразователь - силовым элементом, а в качестве выходного полезного сигнала используется выходной сигнал усилителя, отличающийся тем, что в качестве датчика первичной информации в отрицательной обратной связи компенсационной измерительной системы используется электрокинетический преобразователь, размещенный в одной камере и в одной жидкости с электроосмотическим преобразователем.