Поплавковый измерительный прибор Советский патент 1983 года по МПК G01P15/13 

Изобретение относятся к приборотроению, а именно к конструкции инегрирующих и дифференцирующих гирокопов и маятниковых акселерометров,

Известна конструкция поплавкового измерительного прибора, включащая в се0я заполненный рабочей жидкостью герметичный корпус с взвешенными в жидкости поплавками: полвижньм узлом и опорами его центрирования, узел токоподводов, датчик угла и магнитоэлектрический датчик момен-. та, катушки которого укреплены на поплавковом узле, а магнит и магнйтопровод - на корпусе прибора IJ .

Недостатком данного прибора явяя- ется непосредственный контакт рабочей жидкости с катушками датчика момента, что может привести к появлению пузырьков газа в жидкости-в процессе работы прибора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее герметичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкое- ти поплавковый узел, опора его центрирования, датчик угла, соеди- ненный через электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком мо- мента, катушки которого расположейы в камерах поплавкового узла, ограНиченных с внешней стороны пластинами, размещёнными в зазоре магнит- ; ной системы, состоящей из укрепленных в .корпусе магнита и магнитопроврда с полюсными пластинами 2 . . Недостатками прибора являются большой вес и габариты магнитоэлектрического датчика момента (30-40% от общего веса поплавкового прибора, а также Упругий, момент, сложность и ненадежность (из-за возможности потери формы токоподйодов) узла токоподводов, в качестве которых в большинстве случаев -используются золо- ; тые ленточные токоподводы полукруглой формы или змейки. Цель изобретения - упрощение конСтрукции иуменьшение габаритов и веса поплавкового измерительного прибора.

.Указанная цель достигается тем, что в конструкции поплавкового изме ритёльного прибора, содержащей гер|четичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опоры его цёнт рирования, датчик угла,, соединенный через электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, ограниченных с внешней стороны пластинами, размет щенными в зазоре магнитнрй системы,; состоящей из укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода, с полюсными пластинами, зазоры между камерами поплавкового узла и магнитной системой заполнены ферромагнитной жидкостью на основе ртути, при этом внешние цилиндрические образующие пластины упомянутых камер электг ически изолированы от них и соединены с катушками датчика момента, а полюсные пластины магнитопровода электрически изолированы от него и соединены с выходом электронного усилителя. ,..

На чертеже представлен предлага- ; емый поплавковый измерительный прибор (акселерометр).

Поплавковый измерительный при- бор - акселерометр - состоит из герметичного корпуса 1, заполненного рабочей жидкостью.. 2, в которой взвё шеи поплавок 3, имеющий маятнйковость из-за наличия груза 4. Поплавок -центрируется опорами 5, его угловое перемещение относительно оси подвеса измеряется датчиком 6, выход которого через элект онный усилитель 7 и эталонное выход-, ное сопротивление R связан с катуш- камй 8 магнитоэлектрического датчиJKа момента, статор котррого постоянный магнит 9 и магнитопровод 10 укреплены на корпусе 1 Катушки 8 магнитоэлектрического датчика момента расположены в камерах 11 поплавка 3.

Внешние цилиндрические стальные образующие пластины 12 камер 11 изблированы от них изолятором 13 и электрически связаны с катушками 8; Стальные полюсные пластины 14 магнитопровода 10 изолированы от него ийолятором 15 и электрически связаны с вы:ходом электронного .силителя. Зазрр,ы между внешними цилиндрическими обра зующими пластинами 12 и полюсными пластинами 14 заполнены ферромагнитной жидкостью 16 на базе электропроводной жидкости - носителя - ртути. Зазоры между внутренними цилиндрическими образующими камер 11 и полюсами магнита 9 также заполнены ферромагйитной жидкостью 16.

В корпусе 1 имеются технологические каналы 17 для заполнения зазоров магнитной .системы датчика момента жидким ферромагнетиком.

Предлагаемый поплавковый Измери:тельный прибор (акселерометр) работает следующим образом...

При наличии ускорения а по измерительной оси Ч прибора к поплавку 3 , приложен момент инерционной силы, обусловленный наличием маятникового гру-за 4-. Угловое перемещение поплавка измеря.ется датчи| ом угла б, выход которого через э-Пектронный усилитель и .сопротивление R , а также через жидкометаллические токоподводы - ферромагнитную жидкость 16, связан с катушками 8 датчика момента. Развива5

емый датчиком момента момент компенсирует момент инерционной силы и равен ..

Г

К

А

ос

где т- коэффициент передачи датчика момента, IQC -ТОК обратной связи.

Измеряя 1гзс (бых Joe) г определяют ускорение по измерительной JQ ОСИ акселерометра.

Основным элементом, определяющим величину магнитного сопротивления ,; магнитной цепи магнитоэлектрического датчика момента прототипа, является ; с зазор в магнитной системе, в котором . .размещены камеры с катушками датчй- ; ка-момента. Магнитное сопротивление зазора обратно пропорционально магнитной проницаемости .среды .зазора. Известно, что при введении в зазор 20 магнитной системы ферромагнитной жйд-,.; кОсти величина момента, развиваемого магнитоэлектрическим датчиком момента, резко/возрастает.

. В поплавковых измерительных прибо-25 pax рассматриваемого класса уменьша:ть -выходную величину, соответс вувмдую единице измеряемой величины (для акселерометра - крутизну), т.е. ток обратной связи, соответствующий 30 где g - убкоренйе силы тяжести, неце-, лесробразно, так как это приводят k уменьшению разрешсдащей способности измерительного прибора .

: , -is

Поэтому в предлагаемом приборе наличие ферромагнитной жидкости в зазоре магйитной системы используется с целью уменьшения габаритов и веса датчика момента. . , JJQ

Момент, развиваемый датчиком MOiмента, равен

МЛ1 BSftOJ 1ос

где В - магнитная индукция в зазоре ., магнитной системыj v

активная площадь витка катуш. ки датчика,

СО - число витков катушки.

При введении в зазор жидкости ферромагнетика резко возрастает величина В. .

Выдвинутое условие, неизменности МДм бс Р измеряемом ускорении Ig позволяет уменьшить как габариты датчика момента (уменьшить Sg и (Ш), так, и его вес, так как для соз- ланйя В в -предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом требуется постоянный магнит со значительно меньшей магнитодвижущей силой, а, следовательно, и с меньшей массой.

Отличием предлагаемой конструкции поплавкового измерительного прибора от известных технических решений ,является то, что жидкий ферромагнетик, находящийся в зазоре магнитной системы магнитоэлёктрдгческого датчика мсялента для уменьшения его веса и габаритов, является одновременно УЗЛОМ жидкометаллических токоподдоДов, проходящих ток обратной связи от усилителя 7 к катушкам 8 датчика момента.

Выход электронного усилителя соединен с полюсными пластинами -14 . магнитопроводаЮ, изолированными от него, .жидкостью - носителем жидкого ферромагнетика, заполняющего зазоры между полюсными пластинами и внешними цилиндрическими образующими пластинами 12, является электропроводная ртуть, определяющая электропроводность жидкого ферромагнетика 16. Внешние цилиндрические образующие пластины 12 изолированы от поплавка и соединены с катушками 8 датчика момента..

Таким образом, использование жидкого ферромагнетика, находящегося в зазоре датчика момента,- в качестве узла токопроводов упрощает конструкцию поплавкового измерительного прибора и уменьшает габариты и вес.

f-S

ПОИЛАВКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР, содержащий герметичный кор,пус, заполненный рабочей жидкостью, взвешенный в жидкости поплавковый узел, опоры его центрирования, датчик угла соединенные чере электронный усилитель с магнитоэлектрическим датчиком момента, катушки которого расположены в камерах поплавкового узла, ограниченных с внешней стороны пластинами, размещенными в зазоре магнитной системы, состоящей из укрепленных в корпусе магнита и магнитопровода с полюсными пластинами, о т ли ч а ю -щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов и веса, зазоры между камерами поплавкового узла и магнитной системой заполнены ферромагнитной жидкостью на основе ртути, при этом пластины электрически изолированы от камеры | и соединены с катушками датчика момента, а полюсные пластины магнитопровода электрически изолированы от него и соединены с выходом электронного усилителя.