Акселерометр Советский патент 1983 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования угловых и линейных ускорений в электрический сигнал. Известен акселерометр, содержащий замкнутый полый контур, заполненный рабочей жидкостью, и преобразователи расхода жидкости в электрический сигнал, установленные симметрично относительно его центра масс Г1. Описанный акселерометр является однокомпонентым и предназначен для определения параметров углового нестационарного движения. Для одновременного измерения в направлении взаимно перпендикулярных осей параметро углового и линейного компонент неста ционарного движения дополнительно ис пользуют линейный акселерометр, измерительная ось которого перпендикулярна измерительной оси углового акселерометра. Такой акселерометр, образованный двумя акселерометрами, смонтированными совместно, имеет инструментальную погрешность, обусловленную неперпендикулярностью их изме рительных осей, возникающей при монтаже и эксплуатации. Установка перпендикулярности измерительных осей представляет известные технологические трудности. Известен также акселерометр, содержащий два сообщающихся замкнутых контура, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и заполненных рабочей жидкостью, и пре собразователи i расхода жидкости в электрический сигнал, установленные в каждом контуре симметрично относительно центра масс, измерительные электроды которых подключены через резистор к источнику питания. Этот акселерометр позволяет измерять параметры линейного и углового компонент нестационарного движения. В акселерометре отсутствует погрешность, обусловленная взаимной неперпендикулярностью измерительных осей 2. Недостатком известного акселерометра является невозможность выделения информации одновременно и независимо о линейном и угловом ускорениях. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного и независимо.го измерения углового и линейного ус корений. Поставленная цель достигается тем что в акселерометре, содержащем два сообщающихся замкнутых контура, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и заполненных рабочей жидкостью, и преобразователи расхода жидкости в электрический сигнал, установленные в каждом контуре симметрично относительно центра масс, измерительные электроды которых подключены через резистор к источнику питания, части контуров, разделенные преобразователями, сообщены каналом, заполненным инертным газом, а измерительные электроды подключены к источнику питания через резисторы, одни из которых включены в цепи каждого электрода, а другие - в общую цепь двух эле ктродо в. На фиг.1 изображена схема акселерометра, на фиг.2 - электрическая схема измерений выходных сигналов акселерометра. Акселерометр содержит два полых замкнутых сообщающихся контура 1 и 2, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, заполненных рабочей жидкостью 3. В контурах 1 и 2 установлены электрохимические преобразователи 4-7 расхода жидкости 3 в электрический сигнал, по два в каждом контуре, симметрично относительно центра масс Iточка 0). Части контуров 1 и 2, разделенные преобразователями 4-7, сообщены каналом 8, заполненным инертным газом 9. Каждый из преобразователей 4-7 выполнен в виде двух измерительных электродов К и Kg и общих для всех преобразователей электродов А- и АО. Электроды А,А2 ;К,К2, к2, к, кЭ;к|, К, К, подключенные к источнику постоянного тока, с рабочей жидкостью 3 образуют обратимую окислительно-восстанови- тельную систему. Внутренний диаметр канала 8 на границах раздела газ 9 - жидкость 3 , выполнен монотонно уменьшающимся и переходящим в капилляр, что обеспечивает, за счет сил поверхностного натяжения жидкости 3, удержание га-, за 9 в канале 8, Измерительные оси угловых ускорений представлены осями ОХ и ОУ, а измерительная ось линейного ускорения - осью OZ. Электроды А и А 2 подключены непосредственно к аноду гальванического источника Е питания посредством одноименных ответных частей разъемных соединений {фиг.1 и 2). Аналогично .через резисторы R и R- электроды К, к1 к2, к 2, к, к|, К1; и К подключены к катоду источника Е питания. Резисторы R установлены индивидуально в каждую цепь перечисленных электродов, а резисторы R. общую цепь двух электродов и К2, к и к|, К: и К4-, к| и К различных преобразователей одного контура. К резисторам R-) в цепях электродов к1 и К, К2И К преобразователей 4 и 5 контуа 1. и в цепях электродов К и К, Kj и К преобразователей 6 и 7 контуpa 2 подключены ycилитeльt o-coI лacyюадие устройства 10, выходные цепи которых соединены с входными цепями сумматора 11.

Непосредственно к электродам к и К, К и К, кЗ и К|, К каждого преобразователя подключены усилительно-согласующие устройства 12, выходные цепи которых соединены с входными цепями индивидуальных для каждого контура сумматоров 13.

С резисторов R снимают информаци о линейном ускорении в направлении измерительной оси OZ, с резисторов R - информацию об угловых ускорениях в направлениях измерительных осей ОХ и ОУ.

Акселерометр работает следующим образом.

При воздействии на акселерометр только угловых ускорений в направлеНИИ осей ОХ и ОУ контуры 1 и 2 движутся ускоренно против часовой стрелки (если смотреть навстречу осям ОХ и ОУ). При этом в контурах 1 и 2 возникают потоки жидкости 3 по часовой стрелке, приводящие к увеличению токов в цепях электродов , к|, К, к1 и уменьшению токов в цепях электродов К, К, к|, К пропорциойапьно расходу жидкости 3 через преобразователи 4-7, а следовательно, и воздействующему ускорению. Приращения напряжений от токов электродов на сопротивлениях R каждого преобразователя 4-7, пропорциональные ускорению, усиливаются усилительно-согласующими устройствами 12 и в каждо контуре суммируются. Таким образом, информация об угловых ускорениях каждого, контура 1 и 2 выделяется независимо на сумматорах 13. Суммарные приращения напряжений на сопротивлениях R каждого контура равны О, так как приращения равны между собой и ПРОТИВОПОЛОЖНЫ по знаку.

При воздействии на акселерометр только линейного ускорения в направлении оси OZ за счет разности плотностей жидкости 3 и инертного газа 9 возникают однонаправленные (сверху вниз) потоки жидкости 3 через преобразователи 4-7 из контуров 1 и 2 в канал 8, вызывающие увеличение токов ,в цепях электродов кЛ, Kg к|, К и уменьшение токов в цепях электродов v vi 1/-Э т,.4

lV-)f Л / К. Л.

Приращения напряжений от токов э.шктродов, эквивалентные линейному ускорению, на сопротивлениях R-j в каждом контуре усиливаются устройствами 10 и суммируются сумматором 11. Эти же сигналы через резисторы Я поступают на вход устройств 12, с вы-: ходных цепей которых сигналы поступают на сумматоры 13 с противоположны-ми знакаки. Таким образом, информация об линейных ускорениях на выходе сумматоров 13 не выделяется.

При одновременном воздействии угловых и линейных ускорений соответствующие потоки жидкости 3 в контурах 1 .и 2 независимы и информация об угловых и линейных ускорениях снимается независимо с сумматоров 11 и 13.

Сообщение частей контуров 2, разделенных преобразователями 4-7, каналом 8, заполненным инертным газом 9, позволяет путем реализаций независимых потоков жидкости 3 в контурах 1 и 2 от воздействи угловых и линейных ускорений и соответственного выделения информации из сигналов преобразователей 4-7, производить одновременные независимые измерения угловых и линейных ускорений в направлении взаимно перпендикулярных измерительных осей, что расширяieT функцио.нальные возможности акселерометра.

Фиъ.2.

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий два сообщающихся замкнутых контура, расположенных во взаимно перпендийулярных плоскостях и заполненных: рабочей жидкостью, и преобразователтГ схода жидкости в электрический сигнал, установленные в каждом контуре симметрично относителы§о центра масс,измерительные электроды которых подключены через резистор к источнику питания,о т л и ч а ющ и и с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного и независимого измерения углового и линейного ускорений, части контуров, разделенные преобразователями, сообщены каналом, заполненным инертным газом, а измерительные электроды подключены к источнику питания через резисторы, одни из которых включены в цепи каждого электрода, а другие - $ в общую цепь двух злектротезв. (/) О