Акселерометр Советский патент 1986 года по МПК G01P15/93 

мы 6, пройдя через прозрачные части торцов 6, 8 камеры 1 и поплавка 7 и отразившись от конусного отражателя 13 через щелевую кольцевую диафрагму 10, попадает на зеркальную поверхность 5 камеры 1. После многократного отражения от зеркальных поверхностей 5 и 9 корпуса и поплавка луч попадает через прозрачную часть 3 корпуса 1 и оптическую систему 16 в дополнительный координат- но-чувстБИтельный приемник 20, Второй луч А из диафрагмы 15 аналогич1278730

ным образом выходит из корпуса 1

попадает на один из световодов 22 координатно-чувствительного фотоп емника 21. При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль ос вращения, вызывая перемещение св вых лучей, причем луч В из оптич кой системы 16 полностью пройдет всю измерительную шкалу приемник 20, в то время как луч А перемес ся на одно деление шкалы приемни ка 21, равное расстоянию между т цами 23 соседних световодов 22. 2

1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения ускорения движущихся объектов.

Цель изобретения - повышение чувствительности .

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема прохождения лучей в оптической системе.

Устройство содержит герметическую цилиндрическую камеру 1, заполненную прозрачной жидкостью 2, цилиндрическая часть камеры 1 выполнена составной из прозрачной 3 и непрозрачной А частей, причем внутренняя цилиндрическая поверхность 5 непрозрачной части 4 вьщолнена зеркальной , а торец 6 камеры 1, примыкающий к непрозрачной части 4, выполнен прозрачным. Внутри камеры 1 расположен поплавок 7, выполненньй в виде пустотелого герметичного ци- линдра, один из торцов 8 которого выполнен прозрачным, а внешняя цилиндрическая поверхность 9 выполнена зеркальной и снабжена двумя щелевыми кольцевыми диафрагмами 10 и 11

Внутри поплавка 7 размещены конусные отражатели 12 и 13, установленные соосно с поплавком 7, причем отражатель 13, сопряженный с прозрачной торцовой стенкой 8, выполнен в виде кольца. Источник 14 света снабжен дйумя кольцевыми диафрагмами 15 и 16, оптически взаимодействующими, соответственно, с конусными отражапопадает на один из световодов 22 координатно-чувствительного фотоприемника 21. При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль оси вращения, вызывая перемещение световых лучей, причем луч В из оптической системы 16 полностью пройдет всю измерительную шкалу приемника 20, в то время как луч А переместится на одно деление шкалы приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22. 2 ил.

5

0

5

0

5

телями 12 и 13. Отражатель 13 через щелевую диафрагму 10, зеркальные по-- верхности 5 и 9 и прозрачную часть 3 камеры 1 оптически связан с оптической системой 16, состоящей из плоских зеркал 17 и 18, обращенных зерг . кальными поверхностями друг к другу и развернутых относительно друг друга на угол V , параболического отражателя 19, установленного так, что f его фокус расположен на поверхности зеркала 17, а сам параболический отражатель 19 снабжен плоским зеркалом 18 и оптически взаимодействует с зеркальной поверхностью 9 поплавка 7 .

Акселерометр включает в себя также два координатно-чувствительных фотоприемника 20 и 21, один из которых оптически взаимодействует с оптической системой 16, а другой - с коническим отражателем 12 поплавка 7. Координатно-чувствительные фотоприемники 20 и 21 вьтолнены в виде волоконно-оптического устройства, содержащего множество гибких световодов 22, входные торцы 23 которых уложены в виде линейки, а выходные 24 - в виде кода, соответствующего, например, двоичному коду. Выходные торцы 24 оптически взаимодействуют с фото- приемниками 25, которые электрически связаны с регистратором 26.

Акселерометр работает следующим образом.

Камера 1 приводится во вращение с постоянной круговой скоростью с

помощью вспомогательного двигателя (не показан), Под действием возникающих при вращении жидкости 2 центробежных сил поплавок, 7 устанавлива-- ется по оси симметрии цилиндрической камеры 1. При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль оси вращения. При этом перемещение поплаь- ка 7 пропорционально интегралу во времени от измеряемого ускорения. Регистрация перемещения поплавка 7 осуществляется посредством передачи световых лучей от источника 14 света на входы координатно-чувствительньгх фотоприемников 20 и 21. Это происходит следующим образом.

При прохождении светового потока от источника 14 света через диафрагмы 15 и 16 образуются два световых луча (А и В). Луч А из диафрагмы 15, пройдя через прозрачные торцовые стенки 6 и 8 камеры 1 и поплавка 7, поступает на конусньй зеркальный отражатель 12, отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 11 и прозрачную часть 3 камеры 1, попадает на один из входных торцов 23 световодов 22 координат- но-чувствительного фотоприемника 21 и информирует о положении поплавка 7. Луч В из диафрагмы 16, пройдя через прозрачные торцовые стенки 6 и и 8, поступает на конусный отражатель 13, отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 10, попадает под заданным углом с6 на зеркальную поверхность 5 камеры 1, отразившись от которой посту- |пает на зеркальную поверхность 9 по- 1ш1авка 7. Многократно отразившись от зеркальных поверхностей 5 и 9, луч В доходит до -границы между прозрачной 3 и непрозрачной 4 частями камеры 1 и, пройдя через прозрачную часть 3, поступает в оптическую тему 16. Отразившись от параболического зеркала 19, луч В попадает под углом S, в точку F на поверхности плоского зеркала 17, являющуюся фокусом параболического зеркала 19 для всех лучей, падающих на него параллельно лучу В. Многократно отразившись от зеркал 18 и 17, луч В попадает на координатно-чувствитель- ный приемник 20.

При определенном соотношении геометрических параметров

об, h, L, , LY , у , S,

где (у; - угол отражения светового луча от зеркальных поверхностей 5 и 9;

h - расстояние между точками от- 5 ражения светового луча на поверхностях 5, 9 и максимально возможное перемещение светового луча от положения Б до В по поверхности параболического зеркала 19;

О L J и L - размеры зеркал 17 и 18;

У - угол разворота зеркал 17 и и 18;

S - минимальное расстояние ду зеркалами 17 и 18,

можно добиться, что световой луч на выходе из оптической системы 16 полностью пройдет- всю измерительную шкалу координатно-чувствительного фото0 приемника 20, т.е. переместится из положения В в положение В , в то время как луч А переместится на одно деление шкалы координатно-чувствительного приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22, т.е. точность измерения будет определяться не расстоянием Н между торцами 23 соседних световодов 22, а величиной H/Nj, где N

число световодов 22 в координатно- чувствительном приемнике 20.

Это вытекает из следующего (фиг.2). Изменением угла можно добиться, что

5 . При перемещении поплавка 7, являющегося результатом действия ускорения, световой луч, отраженный от зеркальной поверхности 9, может переместиться по поверхности параболи0 ческого отражателя 19 на максимальное расстояние h, т.е. из положения В перейти в положение В , что приводит к изменению угла падения светового луча в точку F от величины 9, до

5 02- При многократном отражении, начальном угле 6| и соответствующих размерах L, L иS луч на выходе из оптической системы 16 займет положение В в начале шкалы координатно0 чувствительного фотоприемника 20. При начальном угле 62 геометрических параметрах луч на выходе из оптической системы 16 займет положение В , т.е. перемещение луча В ;

5 на входе в оптическую систему 16 на величину приведет к перемещению луча на выходе из оптической системы на всю длину координатно-чувствительного фотоприемника 20.

Оптический сигнал с выходов 24 координатно-чувствительных фотоприемников .20 и 21 поступает на вход фотоприемников 25, где преобразуется в электрический, сигнал в виде двоичного кода, который поступает на регистратор 26.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий источник света и заполненную прозрачной жид- костью герметичную цилиндрическую камеру, выполненную с возможностью вращения и имеющую прозрачную торцо-, вую стенку и цилиндрический попла- . вок внутри камеры, один из торцов которого через прозрачную торцовую стенку камеры оптически связан с источником света, а также координат- но-чувствительный фотоприемник, выполненный в виде волоконно-оптичес - кого кодирующего устройства с гибкими световодами, входные торцы которых уложены в виде линейки, а выходные - в соответствии с заданным ко- Чом, отл и. чающийся тем.

5

0

5

что, с целью повышения чувствительности, в него введены дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник и оптическая система в виде параболического и двух плоских зеркал, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, при этом дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник оптически согласован с оптической системой, фокус параболического зеркала расположен на зеркальной поверхности одного из плоских параллельных зеркал и оптически согласован с наружной цилиндрической поверхностью поплавка, выполненной зеркальной с двумя кольцевыми щелевыми диафрагмами, причем внутри поплавка на противоположных торцах размещены конусные отражатели, соосные с поплавком, а цилиндрическая часть корпуса камеры выполнена с прозрачными и непрозрачными частями, причем непрозрачная часть выполнена с внутренней зеркальной поверхностью.

2Q

в,

Фмг,.2

ВНИИПИ Заказ 6828/41 Тираж 778 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике и может найти при- менение для измерения ускорения движущихся объектов. Дпя повышения чувствительности цилиндрическая часть корпуса камеры 1 вьтолнена из прозрачной 3 и непрозрачной 4 частей. У прозрачной части 3 размещена оптическая система 16, состоящая из плоских зеркал 17 и 18, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, а также параболического отражателя 19. Световой луч В из диафраг(Л 26