Угловой акселерометр Советский патент 1991 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угловых параметров движения.

Целью изобретения является повышение точности измерения угловых ускорений.

На чертеже показан общий вид устройства.

Угловой акселерометр содержит инерционное тело, выполненное в видетокопро- водящего коромысла 1, на концах которого размещены токопроводящие шары 2, заполненные демпфирующей жидкостью 3, например вязким машинным маслом, вазелином, жидкими клеями и т.д., что позволяет получить коэффициент восстановления после удара,близкий к нулю. Центр масс коромысла 1 закреплен в корпусе 4 на подшипниках 5 с малым коэффициентом трения. На коромысле 1 между шарами 2 и его центром, ближе к центру, размещены электрические контакты 6. В корпусе 4 закреплены основные электроды 7, 8, покрытые слоем i диэлектрика 9, например

фторопласта,и дополнительные электроды 10, 11, установленные на упругих элементах 12, в качестве которых могут быть применены пружины. Внутренняя полость корпуса4, выполненного из диэлектрика, например стекла, вакуумирован. .Основныеэлектроды 7 и дополнительные 10 подключены к одному полюсу источника 13 питания, а соответственно электроды 8 и 11 к другому полюсу. Выход регистрирующего прибора 14 соединен с коромыслом 1 и резистором 15.

Угловой акселерометр работает следующим образом.

При включении источника 13 питания между электродами 7-8 наводится электрическое поле, под действием сил которого токопроводящие шары 2 вместе с коромыслом 1 и электрическими контактами 6 совершают угловые колебания. Например, при движении правого шара вверх, а левого вниз, т.е. при движении шаров 2 к электродам 7, электрические контакта 6 касаются

(Л

с

ON СЬ

Ы

сл

СП 00

дополнительных электродов 10 и заряжают одной полярностью, например положительной, коромысло 1 и шары 2. При этом основ- ные электроды 7, имеющие ту же полярность, отталкивают шары, замедляя их скорость, так что в момент соударения с диэлектриком 9 скорость шаров 2 становится равной нулю, что обеспечивается заполнением пустотелых шаров 2 вязкой демпфирующей жидкостью 3. После удара шары 2 отталкиваются от диэлектриков 9, электрические контакты 6 отрываются от вспомогательных электродов 10, которые упругие элементы 12 возвращают в исход-1 ное положение, чтобы фиксировать началь- ный угол перемещения коромысла 1. В момент отрыва на резисторе 15 выделяется импульс тока, который регистрируется прибором 14. Далее под действием электроста- тического поля коромысло 1 перемещается в обратную сторону - шары 2 движутся к электродам 8. Так как внутри корпуса 4 вакуум, то только в момент касания электриче- ских контактов 6 о вспомогательные электроды 1 i на резисторе 15 появляется второй импульс тока. При наличии внутри корпуса 4 воздуха перезаряд шаров 2 происходил бы за счет пробоя при подходе контактов б к вспомогательным электродам 10 или 11. Прибор 14 регистрирует только время поворота коромысла 1, далее процессы повторяются.

Таким образом, на токопроводящее коромысло 1 действует знакопеременный вра- щающий момент при начальной угловой скорости, равной нулю, и регистрируется время поворота коромысла 1.

Если на угловой акселерометр не действует угловое ускорение, то время поворота коромысла 1 в одну и другую стороны одинаково. При действии углового ускорения на акселерометр, например, по часовой стрелке (фиг. 1) коромысло 1 будет вращаться против часовой стрелки быстрее, а по часовой - медленее, так как на коромысло 1 действует соответственно сумма и разность двух моментов: задаваемого электростатическим полем и измеряемым ускорением,

Имеем два уравнения:

(1) 55

где М - момент от электростатического поля;

J- момент инерции коромысла; 6 измеряемое ускорение; р - угол поворота коромысла между электродами 10 и 11;

ti - время прохождения коромысла в сторону, противоположную действию углового ускорения на корпус акселерометра;

t2 - время прохождения коромысла в сторону действия углового ускорения.

Из решения системы уравнений (1) получили выражение для определения углового ускорения

e-|-S H - (2)

Т.е. реализуется абсолютный метод измерения углового ускорения.

Устройство позволяет повысить точность измерения за счет постоянства угла поворота (для каждого акселерометра своя величина) и точного измерения времени. При этом при регистрации временных интервалов исключается пробой и импульс тока появляется только в момент касания вспомогательных электродов, а закрепление этих электродов на упругих элементах исключает наклеп. Покрытие основных электродов слоем диэлектрика позволяет уменьшить межэлектродное пространство и тем самым добиться постоянства момента электростатического поля.

Формула изобретения Угловой акселерометр, содержащий корпус, внутри которого закреплены инерционное тело и две пары основных электро- дов, системы питания и измерения выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены две пары дополнительных электродов, закрепленных к корпусу через упругие элементы, а инерционное тело выполнено в виде то ко про водящего корЪмыс- ла, центр масс которого прикреплен к корпусу через подшипник, на концах которого закреплены пустотелые токопр оводя- щие шары, заполненные демпфирующей жидкостью и установленные напротив основных электродов, на коромысле между его центром масс и шарами напротив дополнительных электродов расположены электрические контакты, причем основные электроды покрыты диэлектриком.

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - повышение точности измерения угловых ускорений. Если на угловой акселерометр не действует угловое ускорение, то время поворота коромысла в одну и другую стороны одинаково. При действии углового ускорения на акселерометр, например, по часовой стрелке коромысло 1 вращается против часовой стрелки быстрее, а по часовой - медленнее, так как на коромысло действуют соответственно сумма и разность двух моментов: задаваемого электростатическим полем и измеряемым ускорением. 1 ил.