Акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/08 

(54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено для измерения ускорений с дискретным выходным сигналом.

Известны электростатические импульсные акселерометры, содержащие токопроводящий шарик и торцовые электроды. Однако у них существенное значение имеет погрешность от ненулевого коэффициента восстановления скорости шарика после удара.

Предлагаемый акселерометр отличается от известных тем, что он снабжен дополнительным электродом, выполненным в виде кольца, размещенного в середине между торцовыми электродами и соединенного с источником питания.

На чертеже изображена схома предлагаемого акселерометра.

В пустотелом цилиндре /, выполненном из неполярного диэлектрика, свободно размещен токопроводящий щарик 2. Торцы пустотелого цилиндра закрыты электродами 3 и 4, а внутри цилиндра размещен электрод 5 на одинаковых расстояниях от электродов 3 и 4, выполненный в виде тонкого кольца.

Электроды соединены друг с другом. Источник питания постоянного тока 6 подключен к электродам 3-5 последовательно с сопротивлением 7. Средство измерения

8 следования импульсов тока подключено к сопротивлению 7.

Акселерометр работает следующим образом.

При подаче постоянного напряжения от источника питания 6 на электроды 3-5 между ними наводится электростатическое поле. Под действием сил электростатического поля токопроводящий шарик 2 начнет совершать колебания между электродами 5 и 4, перенося нри этом заряды от электродов 3 и 4 к электроду 5 и от электрода 5 к электродам 3 и 4. Перенос зарядов сопровождается выделением импульсов на сопротивлении 7, время между которыми фиксируется средством измерения 8.

Измерение предлагаемым устройством производится следующим образом.

При действии ускорения по оси чувствительности прибора щарик 2 проходит путь h с вычетом радиуса щарика от электрода 3, к электроду 5 за время ti (пусть ускорение действует снизу вверх). От электрода 5 к электроду 4 за время /2- При этом средняя скорость. Vi щарика на первом пути h равна;

h

Vi

;Скорость прохождения второго пути -иПри движении шарика 2 снизу вве него действует ускорение h h FbVК, - Vi t,, ff, ti + t., 1.. 2 где a - измеряемое ускорение; p - сила электростатического пол m - масса шарика. При движении шарика 2 вниз на нег ствует ускорение h h. А а-2- Li- 4 1 / тг4 + з Вычитая из выражения / выражение лучают t,-t, t,i(t, + t,) i,t,(i, + t,) Это выражение справедливо для случая, когда коэффициент восстановления К. после удара будет лежать в пределе . Целесообразно коэффициент К выбирать более близким к 0,5, так как при этом время /ь 2. 3, и более оптимально. Чем больше ь h, tz, ti, тем меньше погрешность его измерения, и обратно, чем больше /ь 2. з, U, тем хуже динамические свойства прибора. Таким образом, наличие дополнительного электрода, выполненного в виде тонкого кольца, расположенного на равных расстояниях от электродов, закрывающих торцы пустотелого цилиндра, позволяет применить токопроводяший шарик с коэффициентом восстановления К после удара, лежащим в пределе О /« 1 (например, однородный по составу). Это повышает точность измерения ускорений (ориентировочно в 3-5 раз) и повыщает быстродействие. Формула изобретения Акселерометр по авт. св. N° 393683, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия, он снабжен дополнительным электродам, выполненным в виде кольца, размещенного в середине между торцовыми электродами и соединенного с исгочником питания.

.Чх