Устройство для измерения ускорения Советский патент 1981 года по МПК G01P15/93 

Устройство относится к измерител ной технике, а именно к области изм рения ускорения с использованием ин ционных свойств газоразрядной плазг ы вызывающих смещение контрагированно го разряда от оси, пропорционально действующему ускорению. Известны устройства для измерени ускорения, содержащие специализированную газоразрядную трубку (инплатрон) с неподвижными электродами, заполненную инертными газами или их смесями под давлением порядка атмосферного. Загоракицийся в инплатроне разряд, при токах порядка единиц милиампера, имеет форму тонкого шнура, выгибающегося в сторону действия ускорения, если оно приложено поперек оси разряда. Для съема электрического сигнала, пропорционального смещению шнура используется пара поперечных электродов-зондов 1 . Недостатком такого устройства является загрязненность полезного сигнала помехами и шумами плазмы, воспринимаемыми зондами. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устрюйство, содержащее газоразрядную лампу с злектродами, подключенньвш к источнику напряжения, и блок съема сигнала с дифференциальным фотоприемником, выход которого через усилитель соединен с измерительным прибором. Устройство с таким оптическим съемом сигнала действует достаточно надежно. Его преимуществом перед электрическим съемом при помощи зондов является Интегральное восприятие сигнала со всей светящейся поверхности рабочего участка шнура, сглаживакхцее помехи и шумы, характерные для газового разряда 2. Недостаток зтого устройства состоит в том, что при пространственном характере вектора ускорения, составлямщая, перпендикулярная рабочей оси, тоже- смещает разряд. И хотя это смещение происходит в нерабочем направлении, все-таки возникает погрешность из-за расфокусировки, воспринимаемой как изменение чувствительности устройства. -. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что блок съема сигнала выполнен в вие волоконных световодов, входные торцы которых размещены в параллельных плоскостях по разные стороны и на равных расстояниях от оси газоразрядной лампы, а выходные торцы сведены вместе и обращены к светочувствительной поверхности дифференциального фотоприемника. На чертеже изображена принципиаль ная схема устройства. В баллоне 1 инплатрона контрагированный разряд 2 горит между электродами 3, утопленными в фиксирующие патрубки 4. Источник 5 постоянного или переменного напряжения включают в цепь с балластным сопротивлением б Вдоль оси X, по разные стороны разряда, расположены входные торцы А и А двух волоконных световодов 7 и 7 , а их выходные торцы В и В- све дены вместе и направлены к дифференциальному фотоприемнику 8 с усилителем 9 и измерительным прибором 10. Выходные торцы световодов распределены относительно оси чувствительности дифференциального фотоприемник равномерно, так что в отсутствие сме щения разряда от осевой линии, все излучение, воспринимаемое световодами, распределяясь по поверхности фотоприемника, не вызывает полезного сигнала, и прибор 10 может быть выставлен на нулевую отметку. Баллон 1 инплатрона соединяется жестко с арматурой (на че1ртеже не показан) для установки на объекте измерения, движущегося с ускорением У, составляющая которого Wj вдоль оси X подлежит измерению. Эта составлякйцая вызывает смещение разряда вдоль оси X, так что све товой поток, воспринимаемой световодс1ми перераспределяется и, в предела линейности устройства, прибор 10 дает отклонение, пропорциональное W. Если одновременно с W имеется составляющая W. О, то разряд смеща ется не только по X, но и по Z. При этом, когда разряд приближается к од ному ряду волокон, например светово да 7, и воспринимаемый ими световой поток усиливается, то световой пото через волокна световода 7 ослабляет ся. Поэтому, если в компромиссе с уменьшением чувствительности, поперечник баллона достаточно превосход возможные смещения разряда, то, с соответствующей степенью точности, общий поток попадающий в фотоприемн остается неизменным и, таким образо паразитическое действие составляюще W.J исключается. Составляющая W, направленная вдоль оси разряда, в первом приближ нии погрешности не вызывает. Устройство может быть оснащено второй такой же парой световодов, асположенных в плоскостях, перпендиулярньах первой паре для независимоо измерения составляю1дей W, по отошению к которой паразитическим, одлежащим устранению, является дейтвие составляющей W. При этом возожно использование второго дифферениального фотоприемника, аналогичноо первому, или одного общего фоториемника, светочувствительная поверхость которого разделена на четыре ектора. Выходной сигнал может быть усилен при уплотнении выходных торцов волокнистых световодов и их расположении вдоль оси разграничительного диаметра окна дифференциального фотоприемника. При наличии у фотоприемника дополнительного управлякяцего электрода возможна амплитудная модуляция выходного сигнала на частоте подводимого напряжения. В результате внедрения устройства обеспечивается возможность более точного измерения контролируемой пространственной компоненты ускорения, с устранением паразитического действия других неизмеряемых колтонент, что ведет к общему повышению точностных показателей аппаратуры, предназначенной для кзмеренкя параметров движения объектов в различных отраслях техники, в частности, для целей вибро-диагностики функционирования механизмов. Формула изобретения Устройство для измерения ускорения, содержащее газоразрядную лампу с электродами, подключенными к источнику напряжения, и блок съема сигнала с дифференциальным .фотоприемником, выход которого через усилитель соединен с измерительным прибоpOMj отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, блок съема сигнала выполнен в виде волоконных световодов, входные торцы которых размещены в параллельных плоскостях по разные стороны и на равных расстояниях от оси газоразрядной лампы, а выходные торцы сведены вместе и об;ращены к светочувствительной поверхности дифференциального фотоприемника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 492814, кл. G 01 Р 15/08, 18.04.74. 2.Авторское свидетельство СССР W 535511, кл. 6 01 Р 15/00, 04.10.74 (прототип).

L i