Электрокинетический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01P3/30 H01G9/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля параметров углового перемещения, в частности изменений угловой скорости при крутильных колебаниях и в вибродиагностике.

Известен электрокинетический датчик угловой скорости, использующий силу Кори- олиса.

Недостатком этого датчика является применение насосного узлл, увеличивающего энергопотребление, габариты, массу и уменьшающего надежность датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является угловой акселерометр, содержащий замкнутый контур и пористую перегородку с электродами, заполненные полярной жидкостью (2).

Этот преобразователь использует инерционные силы и поэтому не нуждается в насосном узле. Прототип - угловой акселерометр - может использоваться в режиме измерения угловой скорости (при уменьшении гидросопротивления перегородки). В этом режиме прототип не может обеспечить достаточные точность преобразования и чувствительность.

Целью изобретения является повышение точности преобразования и чувствительности при измерении угловой скорости крутильных колебаний.

Для достижения цели, контур преобразователя выполнен с переменным поперечным сечением, а пористая перегородка с электродами вынесена в центр контура и размещена в перемычке, сообщающейся с сечениями контура максимальной и минимальной площади.

Симметрия контура относительно перемычки обеспечивает отсутствие составляющей сигнала, пропорционального угловому ускорению. Отсутствие в контуре пористой перегородки обеспечивает движение жидкости по контуру под действием инерционных сил с минимальным гидросопротивлением.

(Л

С

XJ

О О

N СП N

На чертеже представлена схема варианта выполнения преобразователя, вид сверху.

Электрокинетический преобразователь содержит замкнутый контур 1, заполненный полярной жидкостью, например ацетоном, имеет расширенную часть 2 и отверстия 3 и 4. Пористая перегородка 5 из прессованного стеклопорошка с электродами б через отверстия 3 vt 4 сообщается с контуром. Преобразователь может снабжаться известными компенсаторами температурного расширения жидкости, например, с газовым компенсационным объемом. Существенна симметрия преобразователя относительно вертикальной оси.

Преобразователь работает следующим образом. При вращении преобразователя относительно оси чувствительности, перпендикулярной плоскости рисунка, рабочая жидкость перетекает по контуру 1. В соответствии с теоремой Вернули, в расширенной части 2 контура увеличивается давление жидкости, причем тем больше, чем больше угловая скорость. Разность Л Р давлений, приложенных к пористой перегородке 5 через отверстия 3 и 4 составляет

,

где р- плотность жидкости;

V - линейная скорость жидкости в контуре;

Smax и Smin - площади поперечных сечений контура соответственно вблизи отверстий 3 и 4.

На электродах 6 появляется разность потенциалов, пропорциональная ДР и следовательно, квадрату линейной скорости жидкости. Так как линейная скорость жидкости пропорциональна угловой скорости преобразователя в широком диапазоне частот и амплитуд угловой скорости, то и выходной сигнал пропорционален квадрату угловой скорости в этом диапазоне. Оптимальное отношение площадей Smax/Smin 1,5-2. Абсолютное значение Si и S2 определяются необходимой нижней частотой срезачастотнойхарактеристикипреобразователя.

При постоянном моменте инерции объекта показания преобразователя пропорциональны кинетической энергии.

Формула изобретения Электрокинетический преобразователь, содержащий замкнутый симметричный контур, заполненный полярной жидкостью, и пористую перегородку с электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности при измерении скорости крутильных колебаний, замкнутый контур имеет две плоскости симметрии и переменное сечение, причем пористая перегородка с элект- родами размещена в перемычке, сообщающей между собой зоны контура с максимальным Smax и минимальным Smin сечениями, при этом значение отношения площадей сечений Smax/Smin 1.5-2.0.

s

Использование;, измерительная техника, системы контроля параметров угловых перемещений. Сущность изобретения: преобразователь содержит замкнутый контур, заполненный полярной жидкостью и имеющий две плоскости симметрии и переменное сечение, при этом пористая перегородка с электродами размещена в перемычке, сообщающей между собой зоны контура с максимальным и минимальным сечениями, отношение площадей которых лежит в диапазоне 1,5-2,0. 1 ил.