Акселерометр Советский патент 1975 года по МПК G01P15/93 

жет быть меньше объема внутренней полости сосуда (частичное заполнение).

В акселерометре используется частичное заполнение цилиндрического сосуда жидкостью. Это позволяет зпростить конструкцию акселерометра, так как отпадает необходимость в применении специальных устройств для компенсации объемного расширения жидкости (в частности, сильфонов). Заполненный двумя жидкостями цилиндрический сосуд приводят в равног/Еерное вращение вокруг оси OY электрическим двигателем с угловой скоростью о.

в установившемся режиме при наличии ускорения граничная поверхность двух жидкостей примет форму параболоида вращения, уравнение которого имеет вид

- J

(2у-Я) + л.,

г - радиус граничной поверхности двух жидкостей;

у - текущая высота;

R(H-ho)

У

- радиус граничной поН

верхности двух жидкостей при у 0,5 Я;

Н - высота сосуда;

R - внутренний радиус сосуда;

/ID - начальный уровень прозрачной жидкости; / - ускорение, направленное вдоль оси чувствительности прибора (оси О У).

Как видно из выражения (1), радиус граничной поверхности двух жидкостей является функцией ускорения }, причем максимальное значение Кщакс оказывается при у Н, т. е. возле верхнего основания сосуда, минимальное 1/мип - при i/ О, т. е. возле основания сосуда. Таким образом, максимальцая чувствительность акселерометра к измецению ускорения наблюдается у верхнего и нижнего оснований цилиндрического сосуда.

Для измерения величины и знака ускорения в акселерометре применен принцип иолучения теиевой проекции параболоида вращения ца поверхность светочувствительных элементов, в качестве которых применены фотодиоды. Кроме фотодиодов, могут быть использованы фототранзисторы светочувствительные пластины, фоторезисторы. Для получения максимальной чувствительности прибора светочувствительные элементы следует располагать ближе к основаниям цилиндрического сосуда.

Теневая проекция параболоида вращения создается с помощью источника света и цилиндрической линзы, в качестве которой применяют прозрачный цилиндрический сосуд акселерометра с находящейся в, нем прозрачной жидкостью.

Пусть ускорение / 0. В этом случае согласно выражению (1) радиус граничной поЕ ерхности двух жидкостей равен

- 1/ H-hp

(2)

- г. Н

а сама граничная поверхность двух жидкостей представляет собой круговой цилиидр. С помощью проекционного устройства непрозрачиый цилиндр проектируется на плоскость, в которой установлены фотодиоды, причем фотодиоды расположены так, что для случая / О теневая линия непрозрачного цилиндра проходит через середины воспринимающих поверхностей всех фотодиодов. В результате сигнал с выхода фотодиодов равен нулю.

Пусть ускорение / О и направлено вдоль оси чуствительности вверх. В соответствии с

выражением (1) радиус граничной поверхности двух жидкостей в верхней части сосуда больше радиуса граничной поверхности в нижней части. Поэтому теневая проекция параболоида вращения на плоскость расположения

фотодиодов перекрывает чувствительные поверхности фотодиодов неодинаково (фиг. 2,6). Площадь освец1ения фотодиодов 8 и 9 уменьшается, а фотодиодов 10 и 11 увеличивается. С выхода фотодиодов через нагрузку Rn иротекает ток в направлении справа-налево (ток гн,).

Пусть ускорение / 7 О и направлено вдоль оси чувствительности вниз (фиг. 2, в). В этом случае площадь освещения фотодиодов 8 и 9 увеличивается, а фотодиодов 10 и 11 уменьшается. С выхода фотодиодов через нагрузку протекает ток в направлении слева-направо.

Предмет изобретения

Акселерометр, содержащий полый цилиндр с жидкостью, связанный с приводом постоянпой скорости, и фотоэлектрическую систему измерения положения жидкости с источником света и фотоприемниками, отличающийс я тем, что, с целью увеличения точности измерения ускорения, жидкость составлена в

виде смеси двух компонент с различными плотностями и с различными степенями оптической прозрачности, боковые стенки цилиндра выполнены прозрачными, а источник света и фотоприемники расположены неподвижно напротив диаметрально противоположных сторон цилиндра, причем фотоприемники установлены в зоне теневой проекции границы раздела жидкостей.