Трехкомпонентный акселерометр Советский патент 1992 года по МПК G01P15/10 

Изобретение относится к гравиинер- циальной аппаратуре и может быть использовано для измерения малых ускорений в условиях невесомости;

Целью изобретения является повыше - ние чувствительности и точности измерения.

На чертеже показан схематический разрез предлагаемого акселерометра.

Б вакуумированном корпусе 1, вы-. полненном в форме куба, установлены с зазором две концентрические жесткие сферы 2 и 3. Внутренняя сфера через

три пары ортогональных радиальных тяг 4, проходящих через суживающиеся наружу радиальные каналы 5, выполненные во внешней сфере, и струны 6 соединена с корпусом 1. Струны 6 натянуты под малым углом-к граням куба и проходят между полюсами постоянных магнитов 7 о Концы струн подключены к измерителю частот их собственных колебаний (на чертеже не доказан). Зазор между сферами 2 и 3 и часть капиллярных зазоров образованных тягами 4 со стенками радиальных каналов 5, заняты ртутью 8. Внешняя сфера 2 жестко

О

Ј СД N

171645

закреплена в корпусе 1 при помощи гибких радиальных растяжек 9.

При ускоренном движении корпуса прибора, например сверху вниз, в ртути 8 появляется-градиент гидростатического давления, направленный вверх, вследствие чего на сферический сосуд 3 будет действовать выталкивающая сила, направленная вниз. Это при- „ водит к увеличению натяжения стоун 6 и уменьшению натяжения противолежащей пары струн, что в свою очередь приво дит к пропорциональному изменению час.тот их собственных колебаний. Разност- ная частота колебаний противолежащих пар струн пропорциональна измеряемому ускорению или, в общем случае, соответствующей компоненте полного вектора ускорения. 20

Струнные преобразов.атели содержат по две струны, натянутые между внешними концами тяг и корпусом симметрично относительно тяг под тупым углом к ним, меньшим 120 . Если этот угол 25 равен 120°, то изменения натяжений радиальных тяги каждой струны под действием ускорений равны друг другу.

Q

Если же угол меньше 120 , то приращение натяжений каждой струны будет 30 больше, чем радиальной тяги. Благодаря этому увеличивается чувствительность струн к измеряемым ускорениям.

Для предотвращения вытекания ртути через капиллярные зазоры в результате ее теплового расширения внешний .сосуд выполнен из материала с большим коэффициентом теплового расширения, причем

3tf,V,-3tfzV2 oW, до

где Qd( и #Ј - коэффициенты линейного расширения материалов соответственно внешнего и внутреннего сосудов; V( и V2 объемы этих сосудов; 5 & - коэффициент объемного

расширения ртути; V - объем ртути.

Это соотношение означает, что температурное приращение объема зазора меж-,.., ду сосудами равно температурному приращению объема самой ртути.

При см3,,6 г/смэ (ртуть), дн. Coslf 0,1 (С0&960) и относительной погрешности -с измерения .частоты, равной А. Г) , рас35

„

0

5

0

о

5

..,

-с 5

считанная погрешность измерения Дд составляет 10 р,.

При толщине зазора между сферами и Зл/0,2 см и о а: 1,8. Несогласно указанному соотношению необходимо, чтобы #, . ц 5 . Это можно обеспечить изготовлением сосудов 2 и 3 из двух сортов нержавеющей стали, коэффициент линейного расширения которой колеблется от 9,6-1 Т до 16,0 - , или из двух сортов стекла - обычного стекла с 0 Ј В,5-10 ° и пирекса с X2-3-10-6,

Формула изобретения

Г. Трехкомпонентный акселерометр, содержащий корпус с расположенным внутри него инерционным телом и тремя ортогональными гибкими тягами, каждая из которых снабжена двумя струнными преобразователями, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в нем внутри корпуса установг лены сосуды, вставленные друг в друга с зазором, в котором находит ся несмачивающая жидкость, являющаяся инерционным телом, а к внутреннему сосуду прикреплены одним концом тяги, а внешний сосуд жестко закреплен в корпусе и снабжен радиальными каналами для тяг, образующими сужающиеся наружу капилляры, при этом струнные преобразователи содержат по две струны, натянутые между вторыми концами тяг и корпусом симметрично относительно тяг под тупым углом к ним, меньшим 120 , причем материалы сосудов и объемы сосудов и жидкости выбираются из условия

:W, V,.V,

где (У, и odg коэффициенты линейного расширения материалов соответственно внешнего и внутреннего сосудов; V и V - объемы внешнего и внутреннего сосудов; Об - коэффициент объемного

расширения жидкости; V - объем жидкости. 2. Акселерометр поп. 1, отличающийся тем, что в качестве нёсмачивающей жидкости используется ртуть.

Изобретение относится к грави- инерциальной аппаратуре. Целью изобретения является увеличение чувстви- . тельности и точности акселерометра. При ускоренном движении корпуса 1 прибора, например сверху вниз, в ртути 8 появляется градиент гидростатического давления, направленный вверх, .вследствие чего на сферический сосуд 3 будет действовать выталкивающая сила, направленная вниз. Это приводит к увеличению натяжения струн 6 и уменьшению натяжения противолежащей пары струн, что, в,свою очередь, приводит к пропорциональному изменению частот их собственных колебаний. Разностная частота колебаний противолежащих пар струн пропорциональна измеряемому ускорению. Струнные преобразователи содержат по две струны, натянутые между внешними концами тяг и корпусом симметрично относительно тяг под тупым углом к ним, меньшим 120 . Температурная стабильность акселеро- .метра обеспечивается тем, что в нем материалы сосудов и объемы сосудов и.ртути подобраны так, чтобы температурное приращение объема зазора между сосудами равнялось-температурному приращению объема самой ртути. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л