Акселерометр Советский патент 1981 года по МПК G01P15/93 

Изобретение огносигся к измерений па раметров движения, в частности к акселерометрам с жидкостной инерционной масссй, и может быть также использовано для измерения ускорения силы тяжести. Известные акселерометры, содержащие ампулу, частично зчполненную жидкостью, и датчик перемещения жидкости, имеют недостаточную чувствительность из-за вязкого трения жидкости о стенку ампулы l. Акселерометры же с ж.идким чувст - витальным элементом, заключенным во вращающемся сосуде, связанным с приво дом постоянной скорости, и с фотоэлектрической системой измерения положения жид кости обладают дополнительной погрешностью вследствие влияния боковых и ви ацвонных ускорений 2. Наиболее близким по технической сущкости и достигаемым результатам явля ется устройство, содержащее установленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси емкость, заполненную жид-- костью из двух компонент с различно } оптической прозрачностью, и фотоэлектрическую систему измерения полЪжения жидкости с источником света и фотоприемником, расположенным на границе раздела жидкостей. В нем жидкость состоит из смесв двух компонент с различными плотностями я с различными коэффициентами оптиче cacof- прозрачности, боковые стенки цилиндра выполнены прозрачными, а источник света и фотоприемники расположены неподвижно напротив диаметрально противоположных сторон цилиндра, причем фотоприемники установлены в зоне теневой проекции граншгы раздела жидкостей. Лля получения информации о величине и знаке ускорения применяется фотоэлектрический способ, основанный на всаофьзовании теневой npoeiUtRB параболоида ращения (поверхности раздела между двумя жидкостями) на плоскость расположения фотоэлектрических приемников . Одвако-такой акселерометр обладает не. осгагочво высокс чувствительностью, в СВЯЗИ с гем, чго степень перераспередления геневой проекции параболоида вращения, по плоскости расположения фотоэлектрических приемников не определяется объемом жидкости, заполняющей полый цилиндр. Для повьпиения чувствительности аксе лёрометра в нем емкость выполнена в виде двух одинаковых сосудов, соединенных между собой прозрачной капиллярной трубой с горизонтальнымсредним участком, с боковых сторон которого расположены источник света и фотоприемник, причем вертикальная ось одного из сосудов совпадает с осью вращения емкости. На чертеже представлена упрощенная конструктивная схема акселерометра. Акселерометр содержит два одинаковых цилиндрических сосуда 1 и 2, заполненных жидкостью, состоящей из двух химически не взаимодействующих между собой компонент 3 и 1 с различной степенью оптиче ской прозрашости, прозрачную капиллярную трубку 5, соединяющую сосуды 1 и 2 источник света 6, фотоп1эиемник 7, противовес 8, предназначенный для центрирования платформы 9, на которой установлены все описанные выше элементы. Токосъем Ю ггредназначен для питания источника света 6 и для снятия информации о поличино ускорения с фотоприемника 7. Ак селерометр имеет подшипники 11, двига толь-привод 12, измерительный усилитель 13. Вертикальная ось сосуда 1 совпадает с осью вращения платформы 9, А ось сосуда 2 смещена относительно оси вращения платформы 9 на величину не менее диаметра сосуда 1. Акселерометр работает следующим образом. При вращении платформы 9 с угловой скоростью (So свободная поверхность вращающейся жидкости в обоих цилиндрических сосудах 1 и 2 принимает форму параболоида вращения, а столб жидкости, находящейся в горизонтальной части сообщающей трубки 5, будет перемещаться в Ъосуд 2 под действием центростремительной силы до тех пор, пока сила давления со стороны вошедшей в сосуд 2 жидкости не достигнет такой величины, которая обе спечивает горизонтальному столбу жидкости в трубке 5 необходимое центростремительное ускорение. Угловая скорость ОУ выбирается такой, чтобы граница раздела двух компонент жидкости 3 и 4 установилась по центру горизонтальной части груб кн 5. Положение этой границы при измере нии ускорений, направленных по оси вра85ения платформы i ) фиксируется фотоэлектической системой, в состав которой вхоят источник света О, фотоприемник 7 и змерительный усилитель 13. При условии, что плотности двух компоент жидкости 3 и 4 равны, перетекающий 1 в сосуд 2 объем жидкости ИЗ сосуда авен V -f гдЧ-и) где R - радиус окружности цилиндрических сосудов 1 и 2; (j угловая скорость вращения платформы 9; L - расстояние между осями цилиндрических сосудов 1 и 2; j - измеряемое ускорение, например силы тяжести, направленное вдоль оси чувствительности прибора (осиЗ), С изменением ускорения J на величину j происходит Дополнительное изменение объема V на величину V При этом границы раздела двух компонент 3 и 4 жидкости сместится на величину V -h-- -f:г--jiгде h- радиус сообщающей трубки 5. Таким образом, чувствительность уст.ройства пропорциональна отношению квадратов радиусов цилиндрического сосуда и сообщающей трубки 5. Бла1одаря более полному использованию суммарного объема жидкости конструкция акселерометра позволяет достичь более высокой чувствительности. Формула изобретения Акселерометр, содержаний установленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси емкость, заполненную жидкостью из двух компонент с различной оптической прозрачностью, и фотоэлектрическую систему измерения положения жидкости с источником света и фотоприемником, расположенным на границе раздела жидко-. стей, отличающийся тем, чго, с целью повъппения чувствительности акселерометра, в нем емкость выполнена в виде двух одинаковых сосудов, соединенный между собой прозрачной капиллярной трубкой с горизсмтальнъш х:редннм участком, с боковък сторон которого расположены источник света и фотоприемник, причем

вертикальная ось одного из сосудов совпадает с осью вращения емкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 494698, 01 Р 15/О8, 10.04.74.

2.Авторское свидетельство СССР NO 475552, кл. G О1 Р 15/08, 04.07.73.

3.Авторское свидетельство СССР NO 479О34, кл. G О1 Р 15/08, ,26.04.73 (прототип).