Электрокинетический преобразователь угловых ускорений Советский патент 1979 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к устройствам для измерения углового ускорения и угловой скорости, и может быть использовано в качестве чувствительнего элемента инерциальных систем навигации. Известны электрокинетические преобразователи углового ускорения линейного ускорения 2 и угловой скорости З, регистрирующие потенциал протекания полярной жидкости через пористое тело. Однако каждый из этих преобразователей позво.ляет измерять только один соответствующий параметр. Извест.чы также устройства, совмещающие различные датчики и -позволяющие измерять одновременно -несколько параметров движения, напри мер линейного и углового ускорения 4. Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угловых ускорений 5. Датчик представляет собой полый тороидашьный корпус, заполненный рабочей (полярной) жидкостью. Внутри полости контура установлены пористые преобразую щие перегородки, с обеих сторон .дои в непосредственной близости от ее торцовых поверхностей расположены перфорированные электроды. Преобразующие перегородки и рабочая :кил :ость составляют электрокинетическую пару. При наличии углового ускорения за счет инерции жидкости возникает перепад давления Л.Р на пористой перегородке, равный 2 лР - 2 iTpR Ч где р - .ПЛОТНОСТЬ рабочей жидкости; R - внешний радиус тора; - угловое ускорение. Так как электрокинетический потенциал пропорционален перепалу давления, то на электродах будет возникать выходной электрический сигнал D- p--Rгде D - диэлектрическая постоянная жидкости; , - потенциал протекания, дзетапотенциал;1 - вязкость жидкости; - удельная электропроводность жидкости. Известный преобразователь, таким образом, может измерять леременггые и. постоянные угпсвые ускоргния. Однако в ряде практических задач навигации необходимо одним датчигОм измерять, одновременно угловое у:кор нне и угловую скорость. Известный преобразователь не позволяет решать эту задачу. Целью изобретения являе сЯраШй , рение. функи,иональйы5Г возможнТостёЙ з. измерения угловой скорости и обеспечения возможности одновременного измерения углового ускорения и угловой скорости. Поставленная .цель достигается тем, что известный электрокинетический преобразователь угловых ускорений снабжен двумя заполненными рабочей жидкостью трубка ми,- одна,из которых установлена в плоскости, перпендикулярной к плоскости тороидального корпуса и сообщается с ним двумя своими концами перпендикулярно к полости корпуса, вторая трубка в виде полукольца установл ена; перпендикулярно к перво т1ру6кё и соединена своими концами с полостью корпуса с противоположны относительно плоскости корпуса стоpSHV fipHэтом вПОЛОСТИ каждой труб ки установлена преобразующая nepei o родка с измерительнь|ми электродами, а в полости тороидального корпуса установлены равномерно чередующиеся разнополярные электроды. На Фиг. 1 схематически .показа.н электрокйнетический прёобразЫёГЗГёйь; на фиг.. 2 - эпюры распределения ускорений Кориолиса. Электрокинетический преобразователь содержит тороидальный корпус 1 заполненный жидкостью 2, и две труб Ки 3 и i. Трубка 3 установлена в плоскости перпендикулярно к плоскос . тороидального корпуса 1 и сообщается d его полостью двумя свйими концами, перпендикулярно к плоскости корпуса. Трубка 4 в виде полукольца уст ано вл ен а перпенди кул яр njibbкости корпуса, рубка 4 сообщается с полостью корпуса с противопо ложиы относительно плоскости корпуса стор так, чтобы линия, проходящая через место соединения трубки 5, была перпендикулярна к трубке 3. в трубках 4 и 3 установлены соответственно ridpHiJTiae преобразующие перегородки 5 и 7 с электродами б и 8. Корпус 1, трубки 3 и 4 заполнены рабочей жидкостью, например ацетоном, состав ляющим с материалом диэлектрической перегородки электрокинетическую пару. В,полости корпуса 1 установлены равномерно чередующиеся разнополярные электроды 9, подключенные к соответствующим полюсам источника постоянного напряжения. Ось чувствительности OZ преобразователя располо жена по оси пересечения плоскости корпуса 1 с плоскостью трубки 3. При подключении электродов 9 к и точнику постоянного напряжения в полости тороидального корпуса 1 возникает циркуляционное движение жидкости 2. При налйчйй углОв6Й скЫрос ти, направленной пО .оси OZ, век±ор линейной скорости относительного движения V жидкости 2 в корпусе 1 меняет свое направление в пространстве. Вследствие этого возникает ускорение Кориолиса, направленное перпендикулярно к плоскости расположения векторов измеряемых угловой скорости tw и линейной скорости У движения. Так как ускорение Кориолиса определяется выражением V (vV , то эпюры распределения ускорения Кориолиса будут соответствовать эпюрам, показанным на фиг.2, и подчиняться косинусу угла, отсчитываемого от оси вращения. Максимальное ускорение W. будет в месте пересечения трубки 3 с ксопусом 1, а минимальное значение - в местах пересечения трубки 4 и корпуса 1. В связи с этим в трубке 3 возникает перепад давления, вызывающий переток рабочей жидкости через пористую перегородку 5. А это приведет к возникновению электрокинетического потенциала на электродах 6. Перепад давления в трубке 4 будет равен нулю, т.е. перетока жидкости не будет, и выходной сигнал с электродов 8 также будет равен нулюПри наличии углового ускорения отнсэсительно измерительной оси в труЬке 4 возникает инерционный перепад давления жидкости и на электродах появится сигнал, пропорциональный угловому ускорению. Чтобы не было влияния угловой скорости на показания углового ускорения, места соединений трубки 4 с корпусом 1 расположены с двух сторон полорти корпуса. При этом направления.ускорения Кориолиса в трубке 4 будут встречными, тогда перепад давления от ускорения Кориолисаубудет равным рулю,а следовательно, и выходной сигнал от угловой скорости в тракте преобразования углового ускорения будет равен нулю, Таким образом, исключается взаимное влияние измерительных;каналов, а это не будет вносить погрешности . при измерении. Использование электрокинетического преобразователя позволит измерять одним датчиком и угловую скорость, и угловое ускорение, что. значительнее расширит класс измерительных приборов в инерциальных системах навигации. , ,t Формула изобретения Электрокинетический преобразователь угловых ускорений, содержащий заполненный рабочей жидкостью тороидальный корпус и пористые преобразующие перегородки с измерительными, электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспе- чения Одновременного измерения угловой скорости и углового ускорения.