Акселерометр линейных ускорений Советский патент 1983 года по МПК G01P15/08 

$ 3 Изобретение относится к измерительной технике и более конкретно к приборам, преобразующим линейное ускорение в электрический сигнал и основанным на электрокинетических явлениях. Известны различные конструкции акселерометров линейных ускорений, использующие электрокинетические явления при протекании полярной жидкости через пористую перегородку Cl . Недостатком описанных конструкци является наличие нижней граничной частоты измеряемых ускорений, величина которой определяется гидросопротивлением и жесткостью упругих элементов, ограничивающих движение жидкости. Наиболее близким по технической сущности является электрокинетический акселерометр линейных ускорё. НИИ, содержащий заполненный рабочей жидкостью герметичный корпус с размещенными в нем электродами и преобразующим .элементом в виде плунжера, установленного с капиллярным за зором относительно внутренней стенки корпуса С2. Недостатками известного акселерометра являются чувствительность к. вибрациям, перпендикулярным к измерительной оси, наличие собственного шума, вызванного трением плунжера о стеклу корпуса, низкая надежность из-за возможного заклини вания плунясера. Целью изобретения является- повыш ние точности измерения, снижение пор га чувствительности и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем что в акселерометре, содержащем герметичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, с размещенными в нем элек тродами и преобразующим элементом, выполненным в виде плунжера, установ ленного с капиллярным зазором,относительно внутренней стенки корпуса, последний снабжен упругими элементами, расположенными в его торцах, и разделен от отсеки, в одном из кото рых расположены электроды и плунжер и который сообщается с отсеками в торцах через капиллярные каналы. Влияние внешних вибраций на выход ной сигнал обусловлено изменениями силы трения плунжера о стенку при их действий и, следовательно, задержками движения плунжера. Помимо изменения прижатия плунжера к стенке сила трения изменяется из-за неидеальной гладкости поверхности плунжера и стенки корпуса, отклонений сечения плунжера и корпуса, перпендикулярных оси от круговых, наличия механических примесей в рабочей жидкости, попадающих в капиллярный зазор. Изменение силы трения приводит к торможению движения плунжера и, следовательно, изменению.перепада давления на плунжере. Изменение перепада давления приводит к пропорциональному изменению величины выходного сигнала. В предлагаемом акселерометре при торможении поршня, по указанным причинам, величина перепада давления на плунжере поддерживается за счет силы упругого сжатия упругих элементов в торцах корпуса. Таким образом происходит снижение искажений выходного сигнала и, следовательно, достигается положительный эффект. Наличие упругих элементов может привести при некоторых условиях к механическому резонансу в движениях рабочей жидкости и плунжера как целого. Данное движение подавляется, когда основной объем жидкости граничит с упругими элементами через капиллярные каналы, так как происходит диссипация механической энергии при вязком течении. Для случая, когда упругими элементами являются газовые пузыри, капилляры предохраняют от их проникновения в основной объем жидкости. На фиг. 1-3 представлены вариа ты конкретного исполнения акселерометра, соответственно с мембранными упругими элементами без разделительных капилляров и с разделительными капиллярами. Акселерометр состоит из цилиндрического корпуса 1, содержащего плунжер 2, образующий капиллярный зазор с поверхностью корпуса. Плунжер может быть выполнен как сплошньпл, так и пористым. Корпус заполнен рабочей жидкостью. В торцах корпуса имеются упругие элементы-мембраны 3 (фиг. 1, фиг. 2) или газовые пузыри 4 1фиг. 3) Рабочая жидкость в основном объеме граничит с упругими элементами непосредственно (фиг. 1), либо через капилляры (фиг. 2 и 3). Токосъемные электроды 5 укреплены в торцевой части корпуса и контактируют с рабочей жидкостью в основном объеме. .Плотность плунжера отличается от плотности рабочей жидкости. При действии ускорения вдоль оси корпуса ( из мери тельной оси ), вследствие различия плотностей плунжера рабочей жидкости, на торцах плунера создается перепад давления и, ледовательно, течение рабочей жидости в капиллярном зазоре (а если плунжер пористый, через плунжер). На торцах плунжера создается потенциал ечения (ток течения), который из(Меряется с помощью токосъемных электродов. .

При торможении плунжера давление поддерживается упругими элементами и, следовательно, устраняется изменение выходного сигнала, вызванное этим торможением. Таким образом происхо- , дит снижение виброчувствительности к ускорениям, перпендикулярным измерительной оси, и собственного шума. Резонансные явления при движении плунжера и столба жидкости в кор(пусе подавлены силами вязкого трения в капиллярах. Повышение Нсщежности работы обеспечивается тем, .что возможно освобождение плунжера при заклинивании путем приложения внешней силы .к упругим элементам и непосредственно к рабочей жидкости. Если упругий элемент выполнен в виде газового пузыря, то при воздействии внешнего ударного ускорения сила, действующая на плунжер, обусловлена инерционностью массы жидкости вместе с плунжером.

АКСЕЛЕРОМЕТР ЛИНЕЙНЫХ УС:КОРЕНИЙ, содержавший герметичный корпус, эаполненн1яй рабочей жидкостыо, с размещен(вл4И в нем электродами и преобразую&жм элементом, вьтолненным в виде плунжера, установленного с капиллярным зазсч ом относительно внутренней стенки корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, снижения порога чувствительности и ПОВЕШЮНИЯ надежности в рабЬте, ксфпус снабжен упругими эле «итами, расположенны1«1 в его , и разделен на отсеки, в одном иэ которых располсжены электроды и плунжер и которь сообщается с отсекамш в торцах через капиллярные KaHajQii. .