Устройство для измерения ускорения Советский патент 1979 года по МПК G01P15/02 

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСКОРЕНИЯ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измереЕ1ия линейного ускорения.

В настоящее время подавляющее большинство акселерометров строится по принципу преобразования ускорения в смещение инерционной массы и измерения ее смещения относительно положения равновесия. В качестве дополнительных элементов используются демпферы и подвесы инерционной массы Инерционной массой могут служить как жидкие, так и твердые тела l . Известные конструкции линейных акселерометров для получения сигнала в цифровой форме требуют использования сложных электронных дискретных элементов. Известен угловой акселерометр, преобразующий ускорение во временной интервал простыми средствами. Он состоит из чувствительной к угловым ускорениям кольцевой капиллярной трубки, расположенной в плоскости, перпендикулярной к оси чувствительности, и кольцевой трубки, нечувствительной к измеряемому ускорению, расположенной в плоскости оси чувствительности, заполненнбй ртутью, магнит огидродинамического преобразователя (МГД) и электромагнитного клапана 2, Клапан содержит плунжер, при перемещении которого трубки либо соединяются между собой двумя каналами, либо одна трубка замыкается диаметральной проточкой, а вторая перекрывается плунжером. Плунжер совершает возвратно-поступательные перемещения под действием напряже0ния, подключаемого к катуижам. Однако такой акселерометр предназначен только для измерения угловых ускорений и нечувствителен к линейным ускорениям.

5

Целью изобретения является создание акселерометра для измерения линейных ускорений. С этой целью предлагаемое устройство для измерения ускорения содержит систему капилляр0ных трубок, выполненных в виде трех параллельно расположенных трубок, концы которых соединены перемычкс1ми, причем две крайние - заполнены столбиками ртути одинаковой длины, сред5няя и соединительные трубки заполнены жидкостью меньшей плотности, а на одной из трубок с ртутью размещены электроконтакты датчика перемещения, электромагнитный к.папан с п./1унжером,

0 с диаметра.пьным и р-ллилньно-осевым кансшами, средство возврата ртути в исходное положение, средство упра ленйя, вход которого соединен с элё роконтактами, а выход - с катушками электромагнитного клапана, и источник стабилизированного тока. На чертеже представлено устройство для измерения ускорения. Устройство содержит три капиллярные трубки, концы котбрых соединены, две боковые трубки 1 заполнены ртутью одинаковой длины, а средняя 2 и.соединительные 3 - заполнены жидкостью с малой плотностью. В месте соединения средней и соединительной трубок установлен плунжер 4 электромагнитного клапана с катушкой 5. Плунжер имеет два проточных канала диаметральный б и радиально-осевой 7. В стенку трубки 1 вмонтированы контактные электроды 8 датчика перемещения ртути и токовые электроды 9 системы управления и средство 10 возврата ртути в исходное положение выполненное в данном случае при помощи МГД. Кроме того, имеется система 11 управления, осуществляющая включение-выключение катушки 5 элект ромагнита и содержащая источник стабилизированного тока. В исходном состоянии плунжер находится в крайнем верхнем положении так что канал б соединяет между собой трубки 1 со ртутью, образующие вместе с соединительными трубками 3 замкнутый канал. Средняя трубка 2 перекрыта плунжером 4. В этом положении при одинаковой длине столбиков ртути в трубках 1 создаваемые при действии ускорения х давления в труб ке 1 S3 аимно компЬнсируют ся, и жидкость в канале не перемещается. По сигналу системы 11 управления включается стабилизатор тока, и ток протекает по электродам 9 через ртуть в трубках 1. ripk этом создаетс давление. Под действием давления ртуть перемещается и замыкает конта ный электрод 8. При этом система управления отключает источник 11 стабилизированного тока, запитывает катушку 5 электромагнита и запускает формирователь времени плунжер 4 перебрасывается в крайнее нижнее положение, соединяя через канал б пра вую трубку 1 с трубкой 2, образуя замкнутый канал. Левая трубка оказывается отключенной от этого канала. Вследствие разностей плотности ртути и жидкости в трубке 2, под действием ускорения в канале создается давление. Под действием давления ртуть в к;анале перемещается в обратную сторону в течение времени tp. По истечении времени to схема управлений обесточивает катушку 5 и отключает стабилизатор тока от электродов 9. Плунжер 4 перебрасывается в исходное (крайнее верхнее) положение, включается МГД-преобразователь, создающий давление ч канале, и отключается воздействие ускорений на канал. Под действием ускорения осуществляется обратный расход жидкости, в течение времени t до момента замыкания ртутью контакта 8. Таким образом, включение и ,выключение измеряемого ускорения, т.е. коммутация линейного ускорения, производимая в предлагаемом устройстве, позволяет осуществлять режим двухтактного интегрирования с .преобразованием линейных ускорений во временной интервал. Применение режима двухтактного ; интегрирования позволяет значительно повысить помехозащищенность, повысить линейность интегрирования, исключить зависимость результата измерения от гидравлического сопротивления каналов с жидкостью, а также исключить операцию деления интервалов времени (кодов) и связанную с ней погрешность, что в совокупности значительно повышает точность измерения линейных ускорений. Формула изобретения Устройство для измерения ускорения, содержащее систему капиллярных трубок с ртутью, электромагнитный клапан с плунзкером, средство возврата ртути в исходное положение, электроконтакты датчика перемещения, средство управления, вход которого соединен с электроконтактами, а выход с катушками электромагнитного клапана, и источник стабилизированного тока, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения линейного ускорения, система капиллярных трубок выполнена в виде трёх параллельно расположенных трубок, концы которых соединены перемычками, при этом в месте соединения одной из перемычек с центральной трубкой расположен плунжер с диаметральным и радиальноосевым кaнaлalvш; две крайние из параллельных трубок заполнены, столбиками ртути одинаковой длины, средняя и соединительные трубки заполнены жидкостью меньшей плотности, а электрйконтакты датчика перемещения размещены на одной из трубок с ртутью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин., М.-Л,, .Энергия, 1966, с. 605-608. 2.Авторское свидетельство №523357, кл. G 01 Р 15/02, 1974.