Акселерометр Советский патент 1981 года по МПК G01P15/93 

(54) АКСЕЛЕРОМЕТР

I

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к линейным поплавковым акселерометрам.

Известные конструкции поплавковых акселерометров имеет ограниченный диапазон измерения и малую точность 1, либо обладают погрешностями, обусловленными заполнением жидкостью всей полости между чувствительным элементом и корпусом 2.

Наиболее близким по достигаемым результатам является устройство, содержащее враодающийся полый прозрачный цилиндр, частично заполненный прозрачной жидкостью, чувствительный элемент- с постоянным магнитом и продольным отверстием, фотоэлектрический датчик положения, обмотку обратной связи и усилитель, включенный между датчиком положения и обмоткой обратной связи 3.

Его недостатком является наличие жидкости в оптических каналах фотоэлектрического датчика положения, что отрицательно сказывается на работе последнего и ограни: чивает точность измерения ускорения.

Для повышения точности в предлагаемом акселерометре торцовые части осевого отверстия чувствительного элемента выполнены

конически расширяюцднмися, при этом часть этих поверхностей выполнена зеркальной, а ось ротора снабжена двумя световодами, расположенными параллельно оси врап;ения ротора. Причем входные торцы светоJ водов расположены в торце оси ротора, а выходные торцы - у зеркальных поверхностей чувствительного элемента.

На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема устройства.

Устройство содержит цилиндрический

10 полый ротор 1, частично заполненный жидкостью 2. Внутри ротора 1 размещен чувствительный элемент 3, имеющий продольное отверстие, через которое проходит ось 4, жестко связанная с ротором 1. Ротор 1 установлен в корпусе на подшипниках 5 и

5 связан одним концом оси 4 с приводным двигателем постоянной скорости 6. У торца противоположного конца оси 4 установлен оптический излучатель 7, а внутри самой оси 4 размещены световоды 8 и 9. Продольное

2JJ отверстие чувствительного элемента 3 имеет у каждого конца коническое распшрение 10, часть поверхности которого 11 выполнена зеркальной. Угол при верщине конического расщирения составляет 90°.

Кроме этого, устройство включает фотоприемники 12 и 13, установленные в корпусе у торцов сосуда 1; указатель-преобразователь 14 сигнала с фотоприемником; силовые обмотки 15 и 16 магнитоэлектрического исполнительного элемента; постоянный кольцевой магнит 17, установленный на чувствительном элементе 3 и являющийся элементом обратной связи; торцовые крышки 18 ротора 1, выполненные прозрачными для потока излучения оптического излучателя 7.

Акселерометр работает следующим образом.

Ротор 1 с помощью Двигателя б приводится в равномерное вращение. В результате жидкость 2, частично заполняющая ротор 1, отбрасывается к периферийной части полости и происходит взвешивание чувствительного элемента 3. При этом часть чувствительного элемента 3 находится в жидкости 2, а часть - в газовой среде.

В исходном положении при отсутствии ускорения чувствительный элемент 3 занимает такое положение относительно силовых обмоток 15 и 16 магнитоэлектрического исполнительного элемента, при котором от зеркальных поверхностей 1I чувствительного элемента 3 на фотоприемники 12 и 13 подают равные потоки излучения, вследствие чего силовые обмотки 15 и 16 оказываются обесточенными. При наличии линейного ускорения, вектор которого коллинеарен оси вращения, чувствительный элемент 3 будет смешаться вдоль этой оси. В результате световые потоки от оптического излучателя 7, -проходящие по световодам 8 и 9 и падающие на поверхность конического расширения 10, будут в неодинаковой мере попадать на зеркальную поверхность 11,а следовательно, и на фотоприемники 12 и 13. В результате на выходе усилителя-преобразователя

14появится сигнал, а по силовым обмоткам

15и 16, включенным последовательно и встречно, будет протекать электрический ток. При протекании электрического тока по силовым обмоткам 15 и 16 и его взаимодействии с магнитным полем постоянного кольцевого магнита 17 возникает магнитоэлектрическая сила, стремящаяся возвратить чувствительный элемент 3 в исходное состояние. Величина и направление тока в обмотках несут в себе информацию о величине и направлении измеряемого ускорения. Исключение жидкости из оптического канала фотоэлектрического датчика положения за счет данной конструкции чувствительного элемента и сосуда позволяет повысить точность измерения линейных ускорений. При этом улучщается чувствительность фотопреобразователя, а в конструкции акселерометра может быть использована жидкость без учета ее оптических характеристик.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий установленный в корпусе на подшипниках полый цилиндрический ротор, частично заполненный жидкостью, чувствительный элемент с продольным осевым отверстием внутри, снабженный кольцевым постоянным магнитом, приводной двигатель, связанный с осью ротора, фотоэлектрический датчик положения, подсоединенный ко входу усилителя, и обмотки магнитоэлектрического исполнительного элемента, подключенные к выходу усилителя и охватывающие ротор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения ускорения путем удаления жидкости из оптического канала датчика положения, торцовые части осевого отверстия чувствительного элемента выполнены конически расщиряющимися, при этом часть этих

0 поверхностей выполнена зеркальной, а ось ротора снабжена двумя световодами, расположенными параллельно оси вращения ротора, причем входные торцы световодов расположены в торце оси, ротора, а выходные торцы - у зеркальных поверхностей чувствительного элемента.

Источники информа41ии, принятые во в11Ймание при экспертизе

«Машиностроение, 1970, с. 117-120.

№ 637.677, кл. G 01 Р 15/08, 1976 (прототип) .