Способ измерения ускорения Советский патент 1991 года по МПК G01P15/12 

в&

л ,1

Л

.5 -А

со

с

Изобретение относится к измерительной технике. При наличии линейного ускорения G происходит деформация металлической проволоки (тензочувствительного элемента) 1 из-за возникших в ней растягивающих внутренних напряжений. В результате перераспределения электрического сопротивления по длине тензочувствительного элемента 1 происходит разбаланс моста и в диагонали последнего появляется электрический ток, измеряемый прибором 9. Расширение динамического диапазона измеряемых ускорений достигается путем изменения величины рабочего электрического тока, протекающего через элемент 1 с помощью переменного резистора 10. При пропускании тока металлическая проволока разогревается и изменяет свои прочность и упругость, что приводит к увеличению динамического диапазона измеряемых ускорений и чувствительности. 1 ил.

о о со ел ел о

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных ускорений и вибраций в широком диапазоне, для юстировки и настройки акселерометров.

Целью изобретения является увеличение диапазона измеряемых ускорений и чувствительности.

На чертеже показан акселерометр, реализующий предложенный способ.

Металлическая проволока, натянутая как струна (тензочувствительный элемент) между двух опор - электрических выводов 2 и 3, находится в баллоне 4, изолирующем датчик от влияния внешней среды. Из середины металлической проволоки от точки А сделан электрический отвод 5 проволокой диаметром/леньшим диаметра проволоки 1. Второй конец проволоки-отвода 5 прикреплен к опоре - электрическому выводу 6. Схе- ма включения датчика содержит два резистора 7 и 8, являющихся вместе с соответствующими половинами тензочувстви- тельного элемента 1 плечами электрического моста, в одну из диагоналей которого включен измерительный прибор 9. Мост запитывается от источника электрического тока ИП через переменный резистор 10.

Способ с помош.ью данного акселерометра реализуется следующим образом (на примере измерения ускорения свободного падения д).

При наличии линейного ускорения д (показанного стрелкой) происходит деформация проволоки ввиду возникающих в ней (вследствие собственной инерционной массы) растягивающих внутренних напряжений Эти напряжения по длине проволоки неравномерны - наибольшего значения (равного отношению произведения масса проволоки на ускорение к поперечному сечению проволоки) они достигают в верхней части проволоки 1, а в нижней ее части эти напряжения равны нулю, Соответственно точка А, являющаяся серединой тензочув- ствительного элемента 1, ввиду неравномерного растяжения проволоки под действием указанных напряжений смещается вниз. В результате происходит перераспределение электрического сопротивления по длине тензочувствительного элемента 1, соответственно происходит разбаланс моста и в диагонали последнего появляется электрический ток, измеряемый прибором 9, Величина и направление этого измеряемого тока соответствуют величине и направлению приложенного ускорения.

Расширение динамического диапазона измеряемых ускорений и изменение чувствительности акселерометра достигается путем изменения величины рабочего

электрического тока, протекающего через . проволоку 1 с помощью переменного резистора 10. При пропускании электрического тока металлическая проволока разогревается и изменяет свою прочность и упругость,

0 что и приводит к изменению динамического диапазона измеряемых ускорений (как изменение упругих свойств тензочувствитель- ного элемента) и чувствительности акселерометра.

5

Динамический диапазон измеряемых ускорений ограничен сверху пределом упругости материала проволочки, который и ре0 гулируется изменением температуры:

Oy«S амах m

где амах - шерхний i предел измеряемых ускорений;

5Оу 0,9 от - предел упругости материала проволоки-тензодатчика (функция температуры );

от - предел текучести материала проволоки-тензодатчика;

0 s - площадь поперечного сечения про- волоки-тензодатчикз;

m - масса проволоки-тензодатчика. Так, например, при изменении температуры от 15 до 1100°С вязкость меди (величина,

5 по определению обратная текучести материала) изменяется от 4,83«109 кГ (м-с) до 3,33 кГ(м-с)

Снизу динамический диапазон ограничивается шумами как самого тензочувстви0 тельного элемента, так и электрической схемы. Величина этих шумов зависит от режима работы датчика акселерометра (тепловой шум, токовый i шум и т.д.).

При испытаниях макета акселерометра

5 (тензочувствительный элемент: медная проволока, 0 0,08 мм, длина 100 мм) с изменением напряжения питания тензочувствительного элемента от-1 до б В чувствительность акселерометра вследст0 вне разогрева проволоки датчика изменялась от 1,0 до 0,01 В/g, где g 9,81 м/с2 (ускорение свободного падения).

Формула изобретения

Способ измерения ускорения путем измерения изменения сопротивления тензочувствительного элемента, пропорционального действующему ускорению, отличающийся тем, что, с целью

увеличения диапазона измеряемых ускоре- натянутый между двумя электрическими вы- ний и чувствительности, тензочувствитель- водами, разогревают путем пропускания че- ный элемент, выполненный из проволоки и рез него тока от регулируемого источника.