Акселерометр Советский патент 1981 года по МПК G01P15/93 

(54) АКСЕЛЕРОМЕТР

Изобретение огносигся к измерению параметров движения, в частности к акселерометрам с жидкостной ииерквонной массой, и может быть Также использовано дпя измерения 7ско|юиия силы тяжеств Известен акселерометр, соде ржаший попый цилиндр, частично заполненный непрозрачной жидкостью и связанный с приводом, обеспечивающим постоянную скорость ращения цилиндра, источник света и фотсяфиемник l. Его недостатком является относительно низкая точность измерений, обусловлен ная использованием фотоелектрическоб си- стемы, выходной сигнал которс зависит от изменения параметров фотоприемника« источника света, жидкости и материала вращающейся камеры. Акселерометр, содержащий вращающуюся, частично заполь енную жидкостью каме ру, привод вращения в фотоэлектрический датчик положения пов хности жидкости, поЕпипоченный к входу регулятораJ, обладает низкой чувствительностью обуслсшленной сграничениямиконструктивных размеров устройства . Наиболее близким по техническсА сущг ности и достигаемым результатам является устройство, содержащее жидкостной датчик в виде ампулы, частично заполненной жидкостью, привод с регулятором скорости вращения привода, обеспечивающий вр&Щиние датчика, и систему сьема информации о перемещении жидкости. В нем ампула выполнена в виде тора, а в случае наполнения ампулы ферромагнитной жидкостью датчик п емещения может быть выполнен индуктивным 3j. Аксел ометр обладает недостаточно высокЫ чувствительностью и точностью ускоренШ1. Так чувствительность определяется величиной отклонения поверхности жидкости при вращении ампулы с угловой скоростью Ш от положения, занимаемого жидкостью в ампуле при Ш Ю. Высокой чувствительности нельзя достигнуть по конструктивным причинам, поскольку для измерения величины уско3. 8.5 « рения порядка IО м/сек необходимо иметь вертикальный размер ампулы . /V 10м, чго трудно осуществить йракти- , чески. Низкая точность измерения ускорения обусловлена тем, что акселерометр обладает температурным, дрейфом и чувствителен к влиянию боковых и вибрационных ускорений. Для аовышения чувствительности и точ- ности-измерения ускорений в предлагаемый акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положения зеркала относительно фотоприо.мника, а жидкостной датчик вьтолнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под утлом к оси вращения, а система сьема информации выполнена в виде формирователя параллельного пучка света, установленного п одной- стороны ампулы, зеркала, установленного, на оси вращения с другой ее стороны, и фотопрнемника, установленного по оси вращения, причем выход фотоприемника подсоединен к одному из входов дифференциального усилителя другой вход которого соединен с выходом сигнализатора положения зеркала, а выход усилителя соединен с регулятором скорости вращения привода. На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра. Устройство содержит платформу 1, на которой под углом к ней установлен жидкостной датчик, выполненный в виде прозрачной трубки 2, заполненной жидкостью с пузьфьком газа. Трубка 2 частично запол нена смачивающей жидкостью таким образом, что оставщееся пространство образует газовый пузырек, заполненный насыщенными парами жидкости. Только при этих условиях отсутствует сухое трение (типа прилипания пузьфька к стенкам трубки 2). Платформа 1 сосДинена с двигателем-приводом 3. Система сьема инфор мации содержит формирователь параллельного пучка света 4, зеркало 5 и фототфиемник 6 . Формирователь параллельного пучка света 4 и зеркало 5 установлены на платформе 1 жестко по .отношению к трубке 2. Выход фотоприемника 6 соединен с одним изыСодовдифференциального усилителя 7, второй вход которого соединен с вы ходом фотопрерывателя 8 - сигнализатора положения зеркала относительно фотопри. емника, а выход с входом двигателяпривода 3. Выход двигателя-привода 3 со 4 единен с входом регистрирующего устройства О. Устройство работает следующим образом. Платформа 1 приводится во вращение двигателем-приводом 3 с постоянной скоростью CLo . Трубка 2 освещена параллельным пучком света от формирователя 4, который приводится во вращение вместе с трубкой 2 и зеркалом 5. При этом пузьфек газа,, расположенный в трубке 2, проектируется с помощью зеркала 5 на фо«. топриемник 6, который размещен таким образом, что на него поочередно за один период вращения трубки 2 попадает только половина изображения пузьсрька; либо нижняя, либо верхняя. Эти моменты определяются сигналом с фотопрерывателя 8, при этом происходит считывание информации с фотоприемника 6 и оба сигнала поступают на вход дифференциального усилителя 7. В случае, если два сигнала, по ступающие с фотоприемника 6 за один период вращения платформы 1, равны, с выхода усилителя 7 не поступает управляюший сигнал на двигатель-привод 3. Если же Сигналы не равны (т.е. произошло изменение действующего вертикально ускорения), усилитель 7 формирует управляющий сигнал на двигатель-привод 3, что приводит к изменению скорости вращения платформы 1 в сторону устранения рассогласования. Измерительное устройство 9 формирует изменение скорости вращения Д Ш о I которое несет в себе информацто об измеряемом ускорении. Такой сьем информации о положении газового пузьфька исключает дрейф Н}71Ь-пункта . устройства за счет изменения характеристик фотоприемника 6 и усилителя 7 за . время, которое больше периода вращения платформы 1. .В результате то«шость измерения ускорения вьпле. Конструкция обладает относительно выссжой чувствительностью благодаря определению смещения положения газового пузьфька от положения динамического равновесия при изменении ускорения. ормула изобретения Акселерометр, содержащий жидкостный датчик в виде ампулы, частично запопненньй жидкостью, привод с регулятором скорости вращения привода, обеспечивающий вращение датчика, и систему сьема ннфс мации о состоянии жидкости, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения ускорения, в акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положения зеркала относительно фотоприемника, а жидкостной датчик выполнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под углом к оси вращения, система сьема информации выполнена в виде формирователя параллельного пучка света, установленного с одной сторсины ампулы, зеркала, установленнсйго на оси вращения с другой ее стороны, и фотоприемннка, установленного по оси вращения, причем выход фотоприемника подсоединен с одному

из входов дифференциального усилителя, другой вход которого соединен с выходом сигнализатора положения зеркала, а выход усилителя соединен с регулятором скорости вращения привода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР 494698, кл. Q О1 Р 15/О8, 1О.О4.74 (прототип).