Магнитоупругий линейный акселерометр

Полезная модель направлена на повышение достоверности измерений, за счет повышения чувствительности и точности измерения магнитоупругого линейного акселерометра. Технический результат достигается тем, что в известном акселерометре, содержащем корпус с двумя отсеками, инерционную массу, два кольцевых магнитоупругих сердечника, две катушки индуктивности, дополнительно введена вторая инерционная масса, которая размещена во втором отсеке, два кольцевых магнитоупругих сердечника размещены в разных отсеках корпуса, а их катушки индуктивности выполнены в виде измерительных обмоток, расположенных на кольцевых магнитоупругих сердечниках и соединены последовательно встречно, параллельно им включен конденсатор и введены обмотки возбуждения, которые расположенные на кольцевых магнитоупругих сердечниках, и соединены последовательно согласно, при этом инерционные массы, с одной стороны, через стальной шарик связаны с каждым из кольцевых магнитоупругих сердечников, которые жестко закреплены с корпусом, а с другой стороны через упругие и регулировочные элементы связаны с корпусом акселерометра. 1 илл.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления и для исследования параметров движущихся объектов.

Известен предельный акселерометр, содержащий корпус, расположенный в нем подпружиненный инерционный элемент, поджатый к неподвижному относительно корпуса упору и сигнальная электрическая цепь, включенная между инерционным элементом и упором и слой электрореологической пасты, нанесенной на упор (А.С. СССР 1387664 МПК G01P 15/04, Предельный акселерометр, авторов З.П.Шульман и др.).

Данный акселерометр имеет низкие чувствительность и точность измерения, т.к. он измеряет переходное сопротивление в зоне контакта между упором и инерционным элементом, кроме того эта зависимость является нелинейной, что также снижает чувствительность и точность измерения.

Известен магнитоупругий линейный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу в виде консолей, два кольцевых магнитоупругих сердечника, две катушки индуктивности (А.С. СССР 617724 МПК G01P 15/02, опубликовано 30.07.78, БИ 28, Магнитоупругий линейный акселерометр, авторы С.А.Аникин и Н.В.Марова).

Данный магнитоупругий линейный акселерометр также обладает низкой чувствительностью и точностью измерения, т.к. он измеряет перемещение катушек индуктивностей относительно магнитоупругих сердечников при деформации консолей.

Техническим результатом является повышение достоверности измерений, за счет повышения чувствительности и точности измерения магнитоупругого линейного акселерометра.

Технический результат достигается тем, что в известном акселерометре, содержащем корпус с двумя отсеками, инерционную массу, два кольцевых магнитоупругих сердечника, две катушки индуктивности, дополнительно введена вторая инерционная масса, которая размещена во втором отсеке, два кольцевых магнитоупругих сердечника размещены в разных отсеках корпуса, а их катушки индуктивности выполнены в виде измерительных обмоток, расположенных на кольцевых магнитоупругих сердечниках и соединены последовательно встречно, параллельно им включен конденсатор и введены обмотки возбуждения, которые расположенные на кольцевых магниоупругих сердечниках, и соединены последовательно согласно, при этом инерционные массы, с одной стороны, через стальной шарик связаны с каждым из кольцевых магнитоупругих сердечников, которые жестко закреплены с корпусом, а с другой стороны через упругие и регулировочные элементы связаны с корпусом акселерометра.

На рис.1 представлена конструкция магнитоупругого линейного акселерометра.

Магниоупругий линейный акселерометр содержит корпус 1, в котором расположены в разных его отсеках инерционные массы 2, 3, два кольцевых магнитоупругих сердечника 4, 5. На магнитоупругих сердечниках 4, 5 расположены две катушки индуктивности, выполненные в виде измерительных обмоток 6, 7, соединенных последовательно встречно и параллельно им включен конденсатор 8. На магнитоупругих сердечниках 4, 5 расположены обмотки возбуждения 9, 10, соединенные последовательно согласно. Инерционные массы 2, 3, с одной стороны, через стальные шарики 11, 12 связаны с кольцевыми магнитоупругими сердечниками 4, 5, которые жестко связаны с корпусом 1. С другой стороны, инерционные массы 2, 3 через упругие элементы 13, 14 и регулировочные элементы 15, 16 связаны с корпусом 1.

Магнитоупругий линейный акселерометр работает следующим образом.

При отсутствии ускорения упругие элементы 13, 14 с помощью регулировочных элементов 15, 16 давят на инерционные массы 2, 3, соответственно, и прижимают их через стальные шарики 11, 12 к кольцевым магнитоупругим элементам 3, 4, жестко закрепленных с корпусом 1. Под действием силы прижатия в магнитоупругих сердечниках 3, 4 возникают одинаковые механические напряжения сжатия, которые одинаково уменьшают магнитную проницаемость кольцевых магнитоупругих сердечников 3, 4. На обмотки возбуждения 9, 10, включенные последовательно согласно подается напряжение питания.

Вследствие того, что измерительные обмотки 6, 7 магнитоупругих сердечников 4, 5 включены последовательно встречно, на их выходе появляется разностный нулевой сигнал.

Полученный выходной сигнал берется за нулевую точку отсчета, которая может регулироваться с помощью регулировочных элементов 15, 16.

Измерение ускорения путем воздействия инерционных масс 2, 3 на магнитоупругие сердечники 4, 5 за счет изменения его магнитной проницаемости в пределах упругих деформаций магнитоупругого сердечника позволяет повысить чувствительность и точность измерения за счет увеличения коэффициента тензочувствиетльности не менее чем в 100 раз.

Использование резонансного контура с конденсатором 8 позволяет повысить уровень выходного сигнала и выбрать линейную область измерения, что также повышает чувствительность и точность измерения.

При действии ускорения (см. по стрелке рис.1) инерционная масса 2 давит через стальной шарик 11 на кольцевой магнитоупругий сердечник 4 дополнительной силой.

где m₀ - инерционная масса, - ускорение.

Под действием этой силы возникают дополнительные механические напряжения сжатия, приводящие к дальнейшему уменьшению магнитной проницаемости сердечника 4. Сигнал на выходе измерительной обмотки 6 уменьшается.

В то же время при действии ускорения инерционная масса 3 давит через стальной шарик 12 на кольцевой магнгитоупругий сердечник 5 дополнительной силой

Под действием этой силы происходит разгрузка чувствительного элемента 5, что приводит к увеличению магнитной проницаемости сердечника 5. Сигнал на выходе измерительной обмотки 7 возрастает.

На выходе измерительных обмоток 6, 7 разностный сигнал возрастает пропорционально ускорению .

При действии отрицательного ускорения (см. по стрелке рис.1), инерционная масса 2 разгружает магнитоупругий сердечник 4 дополнительной силой.

Под действием этой силы уменьшаются механические напряжения сжатия магниоупругого сердечника 4, и увеличивается его магнитная проницаемость. В результате происходит возрастание сигнала на измерительной обмотке 6.

При действии ускорения инерционная масса 3 нагружает магнитоупругий сердечник 5 дополнительной силой

В результате происходит возрастание механического напряжения сжатия магнитоупругого сердечника 5 и уменьшается магнитная проницаемость, и сигнал на выходе измерительной обмотке 7 уменьшается.

Разностный сигнал на выходе измерительных обмоток 6, 7, включенных последовательно встречно будет возрастать пропорционально ускорению . При этом изменяется фаза выходного сигнала на 180°.

За счет того, что чувствительные элементы находятся в одних условиях, повышается точность измерения за счет снижения влияния магнитоупругого гистерезиса.

Магнитоупругий линейный акселерометр, содержащий корпус с двумя отсеками, инерционную массу, два кольцевых магнитоупругих сердечника, две катушки индуктивности, отличающийся тем, что дополнительно введена вторая инерционная масса, которая размещена во втором отсеке корпуса, два кольцевых магнитоупругих сердечника размещены в разных отсеках корпуса, а их катушки индуктивности выполнены в виде измерительных обмоток, расположены на кольцевых магнитоупругих сердечниках и соединены последовательно встречно, параллельно им включен конденсатор, и введены обмотки возбуждения, которые расположены на кольцевых магнитоупругих сердечниках, и соединены последовательно согласно, при этом две инерционные массы с одной стороны взаимодействуют через стальные шарики с кольцевыми магнитоурпругими сердечниками, которые жестко скреплены с корпусом, а с другой стороны они связаны через упругие и регулировочные элементы с корпусом акселерометра.