Фотоэлектрический датчик ускорений Российский патент 2018 года по МПК G01P15/93 

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для изготовления датчиков, работающих на принципе перемещения инерционной массы при изменении величины ускорения перемещающихся частей импульсных тепловых машин.

Известен датчик ускорения, в конструкции которого используются постоянные магниты, установленные на первом диске, закрепленном на вращающемся валу, магнитной силой во вращение приводится второй диск, на валу которого выполнена отражающая поверхность, контролируемая электронно-оптической системой (Патент JP 58-005663, 1983, SUMITOMO ELECTRIC).

Недостаток заключается в том, что устройство обладает и низкой ударостойкостью.

Из известных наиболее близким по технической сущности является акселерометр, содержащий калибровочную платформу, три однокоординатных датчика ускорений, электромотор с датчиком положения ротора и редуктором, диск с отверстиями, оптоэлектронный блок с фотодиодом и фотоприемником. Диск расположен между фотодиодом и фотоприемником так, чтобы отверстия диска при его вращении проходили между фотодиодом и фотоприемником. Блок задания угловых колебаний калибровочной платформы соединен с диском и выполнен в виде двух рычагов, один из которых одним концом шарнирно соединен с диском, а другим - шарнирно связан со вторым рычагом. Другой конец второго рычага жестко закреплен на калибровочной платформе. Модуль управления калибровкой имеет три входа и два выхода. Два однокоординатных датчика ускорений с горизонтальными осями чувствительности расположены по одну сторону и на равных расстояниях от оси колебаний калибровочной платформы, а третий - на оси колебаний калибровочной платформы (Патент RU 2376607, МПК G01P 21, опубл. 20.12.2009).

Недостаток заключается в том, что датчик имеет большие габариты, сложен в устройстве.

Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение габаритов датчика, упрощение конструкции, повышение безотказности в условиях воздействия ударных нагрузок на исследуемые объекты.

Это достигается тем, что в датчик ускорения, содержащий корпус, сферическое инерционное тело, источник излучения, фотоприемник, введены дополнительные элементы, корпус имеет сферическую форму с вставленным сферическим инерционным телом, закрепленным пружинным держателем, каналами источника света и тремя фотоприемниками, расположенными на осях самолетной системы, электрический сигнал с которых последовательно поступает на усилитель, формирователь временных интервалов, аналого-цифровой преобразователь, бортовой компьютер. Расположение фотоприемников на осях самолетной системы обеспечивает текущее измерение по трем координатам, что повышает точность и достоверность измерений. При колебаниях датчика сферическое инерционное тело перекрывает свет тех фотоприемников, в сторону которых направлена сила инерции, пропорциональная ускорению, поэтому интенсивность света в фотоприемниках будет зависеть от положения сферического инерционного тела в корпусе.

На фиг. 1 представлено устройство фотоэлектрического датчика ускорений, вид сверху, фиг. 2 - вид сбоку, фиг. 3 - схема соединения датчиков.

Фотоэлектрический датчик ускорений, содержащий корпус 1 (фиг. 1), сферическое инерционное тело 9 (фиг. 2), источник света 7 (фиг. 1), фотоприемник, в котором корпус 1 (фиг. 1) выполнен сферической конструкцией с мягкой внутренней темной прокладкой 2 (фиг. 1) и каналами для света 4 (фиг. 1), со вставленными фотоприемниками 3 (фиг. 1), расположенными на осях самолетной системы, и имеет плоское основание 6 (фиг. 2) с отверстиями для крепления, в центре которого расположены диодные источники света 7 (фиг. 1), свет от которых поступает на фотоприемники 3 (фиг. 1) и далее передается на усилитель 10 (фиг. 3), формирователь временных интервалов 12 (фиг. 3), аналого-цифровой преобразователь 11 (фиг. 3), бортовой компьютер 13 (фиг. 1), внутри корпуса вставлено сферическое инерционное тело 9 (фиг. 2), закрепленное пружинным элементом 8 (фиг. 2) к корпусу 1 (фиг. 1).

Работает устройство следующим образом. Устройство закрепляется плоским основанием 6 на корпусе исследуемого объекта. При движении объекта также двигается корпус 1 закрепленного датчика. Под действием ускорений перемещается закрепленное пружинным элементом 8 в корпусе 1 сферическое инерционное тело 9. Поворачиваясь в пространстве корпуса 1, оно перекрывает свет к фотоприемникам 3. В зависимости от наклона сферического инерционного тела 9 уменьшается интенсивность светового потока в соответствующих фотоприемниках 3. Изменяемый в фотоприемниках 3 электрический сигнал передается на усилитель 10, формирователь временных интервалов 12, аналого-цифровой преобразователь 11, бортовой компьютер 13. В нем сигналы обрабатываются программой и выдаются на дисплеи в виде цифровой информации, графиков и записываются в память.

Таким образом, применение заявленного датчика позволит постоянно измерять текущую 3D информацию ускорений, обрабатывать, запоминать и выдавать информационными приборами. Кроме того, конструкция датчика содержит небольшое количество деталей простой конфигурации, следовательно, технологичных. Отсюда следует невысокая стоимость заявленного датчика. Малое количество деталей, их конструкция и компоновка обеспечивают малые габариты датчика.

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для изготовления датчиков, работающих на принципе перемещения инерционной массы при изменении величины ускорения перемещающихся объектов. Фотоэлектрический датчик ускорений содержит корпус, сферическое инерционное тело, источник света, фотоприемник. Корпус выполнен сферической конструкцией с мягкой внутренней темной прокладкой и каналами для света, со вставленными фотоприемниками, расположенными на осях самолетной системы, и имеет плоское основание с отверстиями для крепления, в центре которого расположены диодные источники света, свет от которых поступает на фотоприемники и далее передается на усилитель, формирователь временных интервалов, аналого-цифровой преобразователь и бортовой компьютер. Внутри корпуса вставлено сферическое инерционное тело, закрепленное пружинным элементом к корпусу. Технический результат – уменьшение габаритов датчика, упрощение конструкции, повышение безотказности в условиях воздействия ударных нагрузок. 3 ил.

Фотоэлектрический датчик ускорений, содержащий корпус, сферическое инерционное тело, источник света, фотоприемник, отличающийся тем, что корпус выполнен сферической конструкцией с мягкой внутренней темной прокладкой и каналами для света, со вставленными фотоприемниками, расположенными на осях самолетной системы, и имеет плоское основание с отверстиями для крепления, в центре которого расположены диодные источники света, свет от которых поступает на фотоприемники и далее передается на усилитель, формирователь временных интервалов, аналого-цифровой преобразователь, бортовой компьютер, внутри корпуса вставлено сферическое инерционное тело, закрепленное пружинным элементом к корпусу.