Датчик скорости изменения ускорения (датчик рывка) индукционный
Полезная модель направлена на удешевление и достижение надежности и энергонезависимости измерения скорости изменения ускорения тела (рывка). Указанный результат достигается тем, что датчик скорости изменения ускорения (датчик рывка) индукционный снабжен чувствительным элементом, выполненным из магнитного материала, и одной или более электромагнитными катушками. При воздействии ускорения на устройство чувствительный элемент, выполненный из магнитного материала, отклоняется от нейтрального положения и перемещается относительно электромагнитной катушки, в результате чего на выходных контактах катушки согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, пропорциональная скорости чувствительного элемента, а так как скорость чувствительного элемента пропорциональна скорости ускорения (рывку) тела, с которым связан датчик, ЭДС на выходных контактах пропорциональна скорости ускорения (рывку) тела, связанного с датчиком. Таким образом, простота, надежность и энергонезависимость достигаются благодаря тому, что устройство само является источником электрической энергии, ЭДС которой зависит от величины замеряемого параметра (рывка).
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к приборам измерения импульсов ускорения с помощью магнитно-чувствительных устройств G 01 P 15/105.
Несколько пояснений по терминологии применительно к классификации.
Ускорение является производной по времени функции скорости объекта (или скорость изменения скорости) и измеряется акселерометрами.
Импульс ускорения является мерой действия ускорения за определенный промежуток времени, т.е. интегралом функции ускорения объекта за интервал времени. Измеряется приборами измерения импульсов ускорения.
Скорость изменения ускорения является производной по времени функции изменения ускорения объекта и называется (например, в аэронавтике) рывком, или толчком.
Если строго следовать общепринятой терминологии и классификации, прибор измерения скорости изменения ускорения, или рывка (толчка), в патентной классификации не заявлен. Чтобы как-то позиционировать такой прибор применительно к патентному классификатору, приходится допустить принадлежность его к классу «измерения ускорения (замедления) и импульсов ускорения», т.е. G 01 P 15/00.
Измерение скорости изменения ускорения, или рывка, необходимо для оценки параметров комфортности движения, в частности, транспортных средств; для оценки безопасности движения транспортных средств; для оценки степени механического воздействия на детали, узлы и агрегаты машин, и т.д.
Известны приборно-вычислительные способы замера скорости изменения ускорения (рывка) при помощи полупроводниковых датчиков ускорений, содержащие емкостные чувствительные элементы и измерительную цепь. Скорость изменения ускорения определяется путем вычисления производной на оцифрованной кривой изменения ускорения по времени. Недостатками указанных устройств являются их высокая сложность и стоимость вследствие большого количества компонентов, а также необходимость электрического питания приборов.
Целью полезной модели является снижение стоимости устройства, повышение надежности и достижение его энергонезависимости.
Скорость изменения ускорения R является производной по времени от функции изменения ускорения R=dA/dT. Ускорение в акселерометрах замеряется с использованием эффекта пропорциональности отклонения (т.е. координаты dX) чувствительного элемента на упругом подвесе. Производная по времени от величины отклонения чувствительного элемента на упругом подвесе дает скорость чувствительного элемента на упругом подвесе V=dX/dT. Следовательно, измерив скорость чувствительного элемента на упругом подвесе, получим скорость ускорения (рывок) тела, с которым связан чувствительный элемент.
Указанная цель достигается датчиком скорости изменения ускорения (датчиком рывка) индукционным, снабженным чувствительным элементом, имеющим магнитные свойства, который движется внутри электромагнитной катушки.
На рис.1 показан схематичный вид датчика рывка индукционного.
Датчик состоит из чувствительного элемента 1, выполненного из магнитного материала, упругого подвеса 2, электромагнитной катушки 3 с выходными контактами 4.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии ускорения на устройство чувствительный элемент 1 отклоняется от нейтрального положения и перемещается относительно катушки 3, в результате чего на выходных контактах 4 согласно закону электромагнитной индукции наводится электродвижущая сила (далее ЭДС), пропорциональная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром катушки, а следовательно, скорости чувствительного элемента. Поскольку скорость чувствительного элемента на упругом подвесе отражает скорость изменения ускорения самого датчика, то ЭДС на выходных контактах электромагнитной катушки будет пропорциональна скорости изменения ускорения (рывку). Таким образом, простота, надежность и энергонезависимость достигаются благодаря тому, что устройство само является источником электрической энергии, параметры которой находятся в прямой зависимости от величины замеряемого параметра.
Датчик скорости изменения ускорения (датчик рывка) индукционный, содержащий чувствительный элемент, выполненный из магнитного материала и установленный на упругом подвесе, а также измерительную цепь, включающую, по меньшей мере, одну электромагнитную катушку, причем чувствительный элемент установлен с возможностью перемещения относительно электромагнитной катушки с выработкой электродвижущей силы (ЭДС), пропорциональной скорости перемещения чувствительного элемента.
