Датчик ускорений Советский патент 1975 года по МПК G01P15/02 

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности, к измерителям ускорения.

Известны устройства для измерения ускорения, содержащие вращающееся кольцо с внутренней кольцевой канавкой, в которой расположена инерционная масса сферической формы. В центре кольца размещается устройство для измерения смещений инерционной массы. Для исключения влияния нестабильности скорости вращения и радиальных биений на точность измерения в устройстве имеется четное число инерционных масс, равномерно расположенных по окружности кольца. Недостатком известных устройств является низкая чувствительность, ограничивающая область измерения малых ускорений.

С целью повышения точности измерения малых ускорений в кольцевой канавке в месте расположения инерционной массы выполнена радиальная выточка; при этом наибольшее расстояние от центра окружности кольцевой канавки до поверхности выточки в пять с половиной раз больше радиуса инерционной массы.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема датчика ускорения, а на фиг. 2 - схема сил, действующих на инерционную массу.

Датчик ускорений (фиг. 1) содержит: жесткое кольцо 1 с кольцевой канавкой 2, в котором выполнены радиальные выточки 3, причем глубина канавки 2 больше глубины выточки 3. В выточках 3 расположены инерционные массы 4 сферической формы. Кольцо 1

закрепляется во вращающемся корпусе, состоящем из нижней 5 и верхней 6 половин. Концентрически с кольцом 1 в корпусе закрепляется предохранительное кольцо 7, препятствующее выходу масс 4 из выточек 3. В нижней половине корпуса 5 устанавливается устройство 8 измерения смещений масс 4 в выточках 3. В качестве устройства 8 могут использоваться фотоэлектрические автоколлиматоры с передающим устройством 9 для передачи данных на неподвижное основание 10. К нижней половине 5 корпуса прикрепляются контактные кольца 11, которые с неподвижными щетками 12 образуют коллектор для подачи напряжения на устройства 8, 9.

Работает устройство следующим образом.

При вращении корпуса 5, 6 массы 4 под действием центробежных сил располагаются на дне радиальных выточек 3 на максимальном расстоянии от оси вращения. Если в плоскости кольца 1 действует ускорение, то массы 4 совершают периодические колебания в выточках 3, частота которых пропорциональнг скорости вращения кольца 1. При смещении масс 4 из начальных положений на них действуют центробежные силы, пропорциональные

смещению, и кориолисовы силы, пропорциональные скорости смещения. При совпадении направлений смещений масс 4 под действием измеряемого ускорения с направлением окружной скорости вращения кольца 1 кориолисовы силы увеличивают смещения масс 4 и чувствительность устройства. Смещения масс 4, величины которых пропорциональны ускорению, измеряются автоколлиматором 8 и с помощью устройства 9 передаются на регистрирующее устройство, расположенное на основании 10.

При определенных соотношениях между размерами кольца, радиальных выточек и инерционных масс увеличение чувствительности обеспечивается практически при любой скорости вращения.

Уравнение движения масс 4 имеет вид (см. фиг. 2):

- + (/С - Q) NW cos оог,

где W - измеряемое ускорение, ш - угловая скорость вращения кольца, g - коэффициент успокоения. К, N и Q - коэффициенты, определяемые геометрией прибора. Для получения максимальной чувствительности необходимо, чтобы

-Q l,

тогда

W V.S

5 где

Л

2,5r + d

Полагая v малым и принимая из условий 10 устойчивости положения шара в выточке d 0,5г, получим условие максимальной чувствительности в виде:

5,5г

Предмет изобретения

Датчик ускорений по авт. св. № 234761, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых ускорений, в

кольцевой канавке в месте расположения инерционной массы выполнена радиальная выточка, при этом наибольшее расстояние от центра окружности кольцевой канавки до поверхности выточки в пять с половиной раз

больше радиуса инерционной массы.

5

) CxC oocKv

iJ

S

D

/

8 9

L

Jir

a