Угловой акселерометр Советский патент 1978 года по МПК G01P15/08 

(54)

УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение относится к измеричельг ной технике-и модсет быть применено для измерения угловых ускорений, стабилизации параметров вращательного движения. В настоящее время широкое применение получили угловые акселерометры с твердой инерционной массой. Крепление инерционной массы в корпусе прибора осуществляется при ломсуаи торсионов, плоских пружин, упругих балок и т.д. В качестве измерительных преобразователей угла поворота инерционной массы относительно корпуса применяются емко стные, индуктивные, индукционные и другие датчики l. Однако при действ зи линейных ускорений перпендикулярно оси чувствитель ности углового акселерометра происходит деформация подвеса и соответствен но изменяется его углова я {жесткость, что вносит погрешность при измерении угловых ускорений. Таким же образом влияют на работу приборы и угловые ус корения, вектор которых перпендикулярен его оси чувствительности. Наличие указанных недостатков приводит к необ ходимости разработки и применения угловых акселерометров с жидкой инер1Ц10ННОЙ массой, которим не присущи эти недостатки. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является угловой акселерометр, содержащий тороидальный стеклянный .jcppnyc, заполненный рабочей жидкостью, внутри которой установлены электроды, подключенные к измерительному устройству 2. Основной недостаток такого устройства--нйзкая точность из лерения углового ускорения. Это объясняется.тем, что для измерения слабого выходного сигнала необходим усилитель мощности с большим входным сопротивлением. Усилители с большим входным сопротивлением чувствительны к помехам. Действие переменных линейных ускорений на пористую перегородку также приводит к погрешности измерения угловых ускорений, так как движение пористой перегородки относительно рабочей жидкости, или наоборот, вызывает разность потенциалов на электродах. К недостаткам известного устройства относится также ограниченный диапазон измерения углового ускорения. Цель изобретения - повьлиение точности и расширение диапазона измерения . Для этого рабочая жидкость прибора состоит из двух взаимно несмешивающихся жидких диэлектриков с одинаковой -плотностью и различной диэлектрической проницаемостью. Один из электродов устройства выполнен в виде/ сегмента и установлен по внешней окруж ности корпуса, другой электрод устано лен напротив первого и выполнен из дву одинаковых частей, изолированных друг от друга, причем расстояние между ра бочими поверхностями электродов линей уменьшается к середине второго электрода , На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 сечение А-А фиг, 1. Корпус 1 прибора выполнен в виде торца с прямоугольным сечением и заполнен рабочей жидкостью, которая представляет собой две несмешиваемые жидкости Б и в с одинаковой плотностью и разной ; диэлектрической про ницаемостью (например, смесь четыреххлористого углерода с керосином и вод или -перфторуглеводород). Внутри корпус 1симметрично: его окружности расположены электроды 2. Второй электрод соетоит из двух половин 3 и 4,изолированных при помощи диэлектрика 5. Электроды 2 подключены к источнику б питания а электроды 3 и 4 - к источнику 7 питания последовательно с измерительным устройством. Предлагаемое устройство .работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения от источников 6 и 7 питания к элек-тродам 2- 4, между ними наводится электрическое поле. Под действием; сил электри ческого поля жидкость В сбольшей диэлектрической проницаемостью втягивается в межэлектронное пространство кон.денсаторов, где максимальная напряженность поля/и вытесняет жидкость Б с меньшей диэлектрической проницаемоствг Под действием измеряемого углового ускорения на прибор рабочая жидкость перемещается относительно корпуса. Ilpi этом на жидкость действует момент внешних сил, равный MsZeth-to-r pe, С) где h- высота внешней части тора . Ь - ширина внутренней части тора; J средний радиус торга; J) - плотность рабочей жидкости ; Р-измеряемое угловое ускорение. Противодействующий момент поля конденсатора равен eo{f-1) м , агос+гфзыа) - где CQ - электрическая постоянная; е - диэлектрическая проницаемость жидкости В; S. - диэлектрическая проницаемость жидкости Б} и - напряжение на электродах конденсаторов ; Ц) - угол отклонения центра массы жидкости с большей диэлектрической npojницаемостью при Е «О , Ц)0 ; oL - угол между касательньоми к электродам конденсатора. Из выражения (2) видно, что противодействующий момент, создаваемый полем конденсатора, можно изменить в широких пределах изменением напряжения на электродах конденсатора. Для увеличения противодействующего момента при незначительных напряжениях необходимо уве|ли чить число конденсаторов как по окружности, так и по радиусу. При перемещении жидкости В на угол фj например вправо относительно чертежа (фиг. 2), она перекроет площадь электродов 2-4 больше,чем электродов 2 и 3. В результате этого сопротивление между электродами 2 и 3 увеличится, а между электродами 2-4 - уменьшитх ся.Электроды 2-3 и 2-4 могут быть включены в разные диагонали моста, что дает возможность измерять не только величину углового ускорения, но и направление его вектора. изобретения Формула Угловой акселерометр, содержащий диэлектрический корпус в виде полого кольца, заполненного рабочей жидкостью,, 1шутри которой установлены электроды, подключенные к измерительному устройству, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений угловых ускорений и повышение точности, в нем рабочая жидкость составлена из двух взаимно несмешивающихся жидких диэлектриков с одинаковой плотностью и различной диэлектричес-кой проницаемостью, один из электрб дов выполнен в виде сегмента и установлен по внешней окружности полости корпуса, другой электрод установлен напротив первого и выполнен из двух одинаковых частей, изолированных одна от другой, причем расстояние между рабочими поверхностями электродов линейно уменьшается к середине второго электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №382005, кл. е 01 Р 15/08, 1971. 2.Ломанович В.А., Стрижевский И.В Химотронные приборы. М., Энергия, 1968, с. 23-24.