Угловой акселерометр Советский патент 1976 года по МПК G01P15/08 

1

Изобретение относится к области измерения параметров движения, в частности к угловым акселерометрам.

Известны угловые акселерометры, содежащие заполненную ртутью тороидальную камеру, магнитогидродинамический преобразователь, фиксаторы смещения ртути, электронный переключатель и стабилизатор тока ll 2 } . Однако отмечается большая погрешность измерения, обусловленная влиянием изменения вязкости ртути. Введение в электронную схему двухтактного интегрирующего преобразователя усложняет угловой акселерометр з .

Цель изобретения - упрощение углового акселерометра и повыщение его точности. Для этого фиксаторы смещения выполнены в виде двух пар ножевых контактов, соединенных со входом электронного переключателя, а в камеру в области фиксаторов смещения введена неэлектропроводная жидкость, протяженность участка которой превыщает расстояние между фиксаторами, при этом внутренний канал камеры выполнен с малым постоянным по длине сечением.

На фиг. 1 схематически изображен чувствительный элемент; на фиг. 2 - электронная часть углового акселерометра.

Тороидальная камера 1 (фиг. 1а) с радиусом R и малой площадью поперечного сечения (, а.хЪ О,3 к 0,4 мм )заполнена ртутью 2 и расположена в зазоре магнитной системы с магнитом 3 и магнитопроводом 4. Камера (фиг. 16) выполнена из изоляционного материала 5 и содержит две пары токовых электродов 6 и 7, знимающих основную длину канала, и две пары ножевых контактных электродов 8 и 9 (фиксаторы смещения ртути). Для равномерного распределения тока между электродами выводы от них расположены с разных сторон. В области фиксаторов смещения 8 и 9 в канале находится непроводящая жидкость 10, длина которой превыщает расстояние между контактными электродами 8 и 9. Электроды 8 и 9 включены в базовые цепи ключей управления (Т и Т , фиг. 2), имеющих по два выхода прямых и инвертированных импупьсов. Через дифференцирующие цепочки выходы ключей управления свя заны со счетным входом триггера Т1, выход которого соединен со счетным входом второго триггера Т2. Оба выхода триггера Т 2 соединены с управляющими входами переключающего транзисторного устройства (Tj- , Т и Tj, , Tg ). В коллекторы транзисторов включены электроды 6 и 7. Токовые ключи переключающего устройства последовательно с электродами 6 и 7 включены в нагрузочную цепь стабилизатора тока 11. Акселерометр работает следующим образом. В исходном состоянии жидкость 10 рас положена справа от контактов положения, угловое ускорение действует по часовой стрелке относительно оси чувствительности акселерометра. Триггеры Т1 и Т2 находятся в положеши О, транзисторы Т и Tg открыты, и ток JQ стабилизатора протекает от верхнего электрода 7 к нижнему. При этом создаваемое преобразователем давление Р больше давления Р , создаваемого действующим на ртуть измеряемым ускорением. Под действием давления Р Ро ч ртуть 2 и жидкость 1О перемещаются в сторону контактов и размыкают первую их пару 9. На выходе ключа ( Тл) формируется положительный импульс, перебрасы вающий триггер Т1 из положения О в положение 1. Состояние триггера Т2 не изменяется, и жидкость 1О продолжает перемещаться в направлении контактов 8. При размыкании контактов 8 на выходе ключа 5 ( Tj ) формируется положительный импульс, опрокидывающий триггер Т1 в положение О. С выхода триггера Т1 поступает сигнал на триггер Т2 и переводит его в состояние 1. При этом транзисторы Т, и J. переключающего ус °° -г- -г роиства запираются, а Т и Т- открываются, и ток 30 стабилизатора протекает через электроды 6. Создаваемое давление РО приложено навстречу давлению Р и под действием разности давлений - PQ + Р н чинается обратное движение ртути 2. Зако рачиваются электроды 8, при этом формируется положительный импульс на выходе транзистора Т., и триггер Т1 опрокидывается в положение 1. Ртуть 2 перемещае ся в направлении к электродам 9 и закорачивает их. В этом случае формируется положительный импульс на выходе транзис тора Т и триггер Т1, а за ним и Т2 опро кидывается в состояние О. Транзисторы Т и Т закрываются, аТ и Tg открываются, преобразователь создает давление Р, и цикл измерения повторяется. Перемещение ртути ДS, свысокой точностью пропорционально интегралу приложенного давления. Действительно, капиллярный замкнутый канал представляет собой идеальный интегратор, поскольку в уравнении движения ртути отсутствует третий член уравнения, учитывающий жесткость, а первый член уравнения много меньще второго, так как успокоение ртути в канале велико. Тогда линейная скорость движения ртути (расход) в канале справа налево АХ ( Р X где RJ -гидравличесЧWлкое сопротивление канала потоку ртути,или ti А X )ItPo+P 1dt- Ртуть проходит за время t расстояние Xj:()(+p)t.Обратное движение ртути осуществляется под действием разности - РО + Р, и то же расстояние Хо ртуть проходит за время ± , т.е. 0 2 о х 2 Гидравлическое сопротивление канала, зависящее от геометрии канала и вязкости ртути, за время i и tj практически не изменится, поэтому fT o i Po-PxH2 илиР Следовательно, угловое ускорение пропорционально временному параметру и не зависит от вязкости жидкости (ртути). Фиксация пройденного ртутью расстояния XQ осуществляется одной и той же границей раздела жидкость-ртуть и не зависит от формы мениска. Моменты сил сухого трения не сказываются на пороге чувствительности углового акселерометра, так как при малых ускорениях движение ртути обусповливается практически опорным давлением Формула изобретения Угловой акселерометр, содержащий заполненную ртутью тороидальную камеру с токовыми контактами, магнитопровод магнитогидродинамического преобразователя. фиксаторы смещения ртути, электронный переключатель и стабилизатор тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повыщения точности измерения, фиксаторы смещения ртути выполнены в виде двух пар ножевых контактов, соединенных со входом электронного переключателя, а в камеру в области фиксаторов смещения введена неэлектропроводная жидкость, протяженность участка которой превышает расстояние между фиксаторами, при этом

5276666

внутренний канал камеры выполнен с малым2. Патент США Ks 3429189, ЭЙ кит

постоянным по длине сечением.1970, № 13, стр. 19.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:3. Шляндин В. М. Цифровые измеритель1. Авторское свидетельство 111913,5 ные преобразователи и приборы. Высшая кл. G01 Р 15/08, 1957.школа, 1973, стр. 190.

Фиг. /