УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ Советский патент 1995 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в приборостроительной, измерительной технике, а также в практике научных исследований для измерения угловых ускорений.

Известно устройство аналогичного назначения, содержащее анизотропную жидкость и приемные и излучающие преобразователи. Измерив угол поворота объекта, в известном устройстве можно, зная время поворота, определить угловое ускорение.

Недостатком устройства является невозможность определения ускорений в произвольном направлении, так как измерения возможны лишь в плоскости вращения, перпендикулярной оси камеры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения угловых ускорений, содержащее гомеотропно ориентированную анизотропную жидкость преимущественно в виде нематического жидкого кристалла, размещенную в полости, образованной коаксиально расположенными сферическими элементами.

Недостатком известного устройства является низкая его чувствительность вследствие малого значения анизотропии скорости ультразвука.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для измерения угловых ускорений, содержащее гомеотропно ориентированную анизотропную жидкость преимущественно в виде жидкого кристалла, размещенную в полости, образованной коаксиально расположенными сферическими элементами, введен измеритель электрической емкости, а сферические элементы выполнены электропроводными и подключены к измерителю электрической емкости.

На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения угловых ускорений.

Устройство содержит гомеотропно ориентированный слой 1 жидкого кристалла, размещенный в полости между коаксиально расположенными сферическими электропроводными элементами в виде электродов 2 и 3 конденсатора, связанными с измерителем электрической емкости 4.

Устройство работает следующим образом. При вращении с ускорением сферических электродов 2 и 3 конденсатора возникает изменение положения молекул в первоначально гомеотропно ориентированном слое 1 жидкого кристалла, расположенного между электродами 2 и 3, что приводит к изменению диэлектрической проницаемости, а следовательно, и емкости сферического конденсатора, измеряемой измерителем 4 емкости. Гомеотропная ориентация используется в силу того, что при ориентации молекул параллельно поверхности электродов (планарная ориентация) изменения положения молекул не происходит.

Для измерения угловых ускорений объекта осуществляют жесткую связь электродов 2 и 3 с объектом таким образом, чтобы ось вращения объекта проходила через центр сферического конденсатора.

При вращении объекта с угловым ускорением также вращаются с ускорением электроды 2 и 3 и слой 1 анизотропной жидкости, расположенный между ними. При движении с ускорением слоя 1 гомеотропно ориентированной анизотропной жидкости (совместно с электродами 2 и 3) на молекулы анизотропной жидкости действует сила в соответствии с законом динамики, которая приводит к изменению их положения. Это вызывает изменение первичной гомеотропной ориентации, а следовательно, и изменение диэлектрической проницаемости анизотропной жидкости, что, в свою очередь, приводит к пропорциональному изменению электрической емкости, фиксируемой измерителем 4 электрической емкости.

Величина анизотропии диэлектрической проницаемости жидких кристаллов составляет величину ≈ 0,15. Эта величина на несколько порядков выше анизотропии скорости ультразвука, что позволяет значительно увеличить чувствительность устройства по сравнению с прототипом.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащее гомеотропно ориентированную анизотропную жидкость преимущественно в виде нематического жидкого кристалла, размещенную в полости, образованной коаксиально расположенными сферическими элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен измеритель электрической емкости, а сферические элементы выполнены электропроводными и подключены к измерителю электрической емкости.