Датчик линейных ускорений Советский патент 1984 года по МПК G01P15/93 

Изобретение относится /к измерениям параметров движения, а более конкретно к приборам для измерения линейных ускорений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик линейных ускорений, содержащий полый цилиндрический корпус и установленные.в нем соосно цилиндри ческий элемент и измерительный кону Однако у устройства недостаточна точность измерений из-за не учета динамических характеристик нагр жения и боковой осадки измерительно го конуса. Цель изобретения - повышение точности измерения линейных ускорений . Поставленная цель достигается тем, что в датчик линейных ускорений, содержащий полый цилиндрический корпус и установленные в нем соосно цилиндрический элемент и измерительный конус, введены направляющий подвес, излучатель света, фотоприемнцк, источник питания, потенциометр, сумматор и регистратор, причем цилиндрический элемент выполнен из прозрачного материала, а измерительный конус из прозрачного упругого материала, излучатель света и потенциометр под ключены к источнику питания, средня точка потенциометра и выход фотоприемника подключены ко входам сумматора выход которого соединен с входом регистратора. На чертеже изображен датчик линейных ускорений. Датчик линейных ускорений содер жит цилиндрический корпус 1 и под- аикно установленные по оси корпуса инерционный элемент 2, измерительный конус 3, фотоприемник 4, излучатель 5 света,-две металлические втулки 6 и 7, установленные на инер ционном элементе и измерительном к нусе соответственно, направляющий подвес 8, источник 9 питания,электр ческий генератор 10 ультразвуковой частоты, сумматор 11, потенциометр 12 установки нуля, регистратор 13, Излучатель 5 света и фотоприемник закреплены соответственно в крышка 14 и 15, установленных неподвижно в корпусе 1 соосно ему. Направляющ подвес 8 установлен в корпусе 1 соосно инерционному элементу 2 иизмерительному конусу 3, которые могут перемещаться относительно направляющего подвеса, подключенного к электрическому генератору ультразвуковой частоты 10. Инерционный элемент 2 выполнен из прозрачного материала,- а измерительный конус 3 выполнен из прозрачного упругого материала, излучатель 5 света подключен к источнику 9 питания и потенциометру 12 установки нуля, средняя точка которого подключена встречно с фотоприемником 4 к сумматору П.-Один из входов регистратора 13 соединен с источником 9 питания, а другой - с выходом сумматора 11. Перед фотоприемником 4 и излучателем 5 света установлены собирающие линзы 16 и 17. Датчик линейных ускорений работает следующим образом. Световое излучение от излучателя 5 света проходит через оптически прозрачный инерционный элемент 2 и подает на измерительный конус 3. При этом часть излучения отражается от измерительного конуса 3 и не по-, падает на фотоприемник 4. Для увеличения этой части излучения на поверхности измерительного конуса 3 может быть напылен тонкий слой серебра, что увеличивает коэффициент отражения. Другая часть излучения через оптически прозрачный измерительный конус 3 попадает на фотоприемник 4 и создает там фоновзпо засветку, вызывающую появление фонового тока. Этот ток компенсируется напряжением с потенциометра 12 установки нуля, которое поступает на сумматор 11 в противофазе с током фотоприемника 4. В статике потенциометр 12 установки нуля установлен так, чтобы выходной сигнал сумматора 11 был равен нулю. При действии ускорения любого знака или инерционный элемент 2 или измерительный конус 3 переме.щаются навстречу друг другу. При этом измерительный конус 3 деформируется и образует пятно контакта. Тогда световое излучение от излучателя 5 света проходит через это пятно контакта на фотоприемник 4, что вызывает увеличение измеряемого сигнала на регистратор 13, выполненный, например, в виде осциллографа с дифференциальными входами. Умень3П

шение величины действующего ускорения вызывает соответствующее умень шение деформации измерительного конуса 3 и уменьшение пятна контакта. При этом величина сигнала иа регистраторе 13 уменьшается. Электрический генератор ультразвуковой частоты настроен в резонанс с механической системой: направляющий подвес 8 - инерционный элемент 2 - измерительный конус 3. При поступлении сигнала с электрического генератора ультразвуковой частоты на поверхности направляющего подвеса 8 возникают узлы и пучности, уменьшающие площадь его контакта с инерционным элементом 2 и измерительным конусом 3. Это вызывает снижение величины коэффициента трения и дает возможность измерять малые перегрузки. При изменении напряжения питания одновременно уменьшаются сигнал с

0805 4

фотоприемника 4 и компенсационный сигнал с источника 9 питания, поступающие на вход регистратора 13 в противофазе, и, следовательно, 5 оставляющие результирующий сигнал без изменения.

Применение предлагаемого датчика линейных ускорений позволяет;измерять текущие значения линейного ускорения. 0 Датчик обладает высокой точностью измерения вследствие малого уоэф фициента трения и линейностью, вследствие линейного характера зависимости величины пятна контакта от при- J5 ложенной нагрузки.

Датчик обладает малым весом и габаритами и может использоваться в качестве датчика линейных ускорений при измерений параметров движе20 НИН деталей приборов и машина, имеющих поступательный характер движения.

ДАТЧИК ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащий полый цилиндрический корпус и установлениые в нем соосно цилиндрический элемент и измерительный конус, о тличающий с я тем, что, с целью повьшения точности измерений, в него введены направляющий подвес, излучатель света, фотоприемник, источник питания,, потенциометр, сумматор и регистратор, причем цилиндрический элемент выполнен из прозрачного материала, а измерительный конус- из прозрачного упругого материала,излучатель светаи потенциометр подключены к источнику питания, ередняя точка потенциометра и выход фотоприемника подключены ко входам сумматора, выход которого соединен с г входом регистратора. гв « э Х :л