Акселерометр

 

Изобретение относится к измерению параметров движения. Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемых ускорений . Акселерометр содержит частично заполненный ферромагнитной жидкостью U-образный сосуд 1. расположенный верти кально. Катушка управления 3 расположена на одном колене сосуда, а измерительная катушка 5 расположена на другом колене сосуда, при этом уровень жидкости в коленах сосуда при обесточенной катушке управления 3 совпадает с нижним торцом этой катушки, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки 5 на определенном расстоянии При подаче тока смещения в катушку управления 3 ферромагнитная жидкость втягивается в нее и поднимается в правом колене сосуда 1 на определенное расстояние, а в левом на столько же опускается При действии измеряемого ускорения в направлении оси Y столб жидкости в правом колене сосуда поднимается на определенное расстояние а в левом колене сосуда на такую же величину опускается Так как жидкость ферромагнитная то при таком смещении жидкости изменяется электрическое сопротивление катушки 5 на переменном гоке и следоватепьно, происходит разбаланс мостовой схемы, при этом показание прибора 10 пропорционально смещению уровня жидкости и соответственно величине измеряемого ускорения 2 ил У (Л с

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)С G 01 Р 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4458795/10 (22) 12.07.88 (46) 15.06.91. Бюл. № 22 (71) ульяновский политехнический институт (72) Д.M.Áåëûé, Ю.А»Ляхов и С.T.Ôoðoñòÿный (53) 531.768 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 853555, кл. G 01 Р 15/08, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 851269, кл. G 01 Р 15/11, 1979. (54) АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерению параметров движения. Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измеряемых ускорений; Акселерометр содержит частично заполненный ферромагнитной жидкостью

0-образный сосуд 1, расположенный вертикально. Катушка управления З.расположена на одном колене сосуда, а измерительная катушка 5 расположена на другом колене сосуда, при этом уровень жидкости в коле„„. Ж„„1656462 А1 нах сосуда при обесточенной катушке управления 3 совпадает с нижним торцом этой катушки, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки 5 на определенном расстоянии, При подаче тока смещения в катушку управления 3 ферромагнитная жидкость втягивается в нее и поднимается в правом колене сосуда 1 на определенное расстояние, а в левом на столько же опускается, При действии измеряемого ускорения в направлении оси Y столб жидкости в правом колене сосуда поднимается на определенное расстояние, а в левом колене сосуда на такую же величину опускается. Так как жидкость ферромагнитная, то при таком смещении жидкости изменяется электрическое сопротивление катушки 5 на переменном токе и, следовательно, происходит разбаланс мостовой схемы, при этом показание прибора 10 пропорционально смещению уровня жидкости и, соответственно, величине измеряемого ускорения. 2 ил.

1656462

Изобретение относится к измерению параметров движения, в частности к акселерометрам с жидкостной инерционной массой, и может быть иcïîëьзовано для измерения ускорения силы тяжести, 5

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапаэона измеряемых ускорений. . На фиг.1 схематически изображен акселерометр; на фиг,2 — схема, поясняющая 10 принцип работы акселерометра.

Акселерометр содержит частично заполненную жидкостью емкость 1, выполненную в виде U-.îáðàçíîãî сосуда, причем заполняющая жидкость 2 выполнена ферро- 15 магнитной, устройство для перемещения жидкости 2 из одного колена сосуда в другое, выполненное в виде концентрично надетой на одно из колен сосуда {на чертежах на правое колено) катушки 3 управления, 20 подключенной к регулируемому источнику 4 тока, и систему измерения положения жидкости, выполненную в виде измерительной катушки 5, концентрично надетой на другое (левое на чертежах) колено сосуда и вклю- 25 ченной в плечо мостовой измерительной цепи переменного тока, в другие плечи которой включены эталонные резистор 6 и конденсатор 7 с регулируемыми резистора, ми 8 и 9. а в измерительную диагональ вклю- 30 чен электроизмерительный прибор 10 переменного тока. При этом уровень жидкости 2 в коленах сосуда при обесточенной катушке 3 управления совпадает с нижним торцом этой катушки, расположенным вы- 35 ше верхнего торца измерительной катушки

5 на расстояние L, удовлетворяющее условию l ly — lu/2, где1у и lu — длины катушки управления и измерительной катушки.

Акселерометр работает следующим об- 40 разом, В начальный момент, т.е. когда прибор выключен и катушка 3 управления обесточена, уровень жидкости 2 в обоих коленах сосуда емкости 1 одинаков и совпадает с 45 нижним торцом катушки 3, при этом данный уровень выше верхнего торца измерительной катушки 5 на расстояние 1 (см, фиг.1), Если в данном положении жидкости 2 на акселерометр будет воздействовать изме- 50 ряемое ускорение а вдоль измерительной оси прибора У, то уровень жидкости в коленах сосуда не изменится, т,е. акселерометр не работает, Далее с помощью регулируемого источника 4 тока подают в катушку 3 55 управления ток смещения, обеспечивающий втягивание ферромагнитной жидкости

2 в катушку 3, при этом уровень жидкости 2 в правом колене сосуда поднимается на расстояние h<, а в левом колене сосуда на столько же опускается (см, фиг.2). С целью получения максимально большей чувствительности высота подьема уровня в правом колене сосуда h<> должна быть по возможности больше и, естественно, максимально она может быть равна длине ly катушки 3 управления. Теперь акселерометр готов к работе, однако предварительно необходимо с помощью регулировочных резисторов

8 и 9 сбалансировать мостовую схему, т,е, добиться, чтобы показания электроизмерительного прибора 10 в ее измерительной диагонали были равны нулю, Естественно, что при разном уровне жидкости h< и, соответственно, разном ее положении относительно измерительной катушки 5 балансировка мостовой схемы будет нарушаться, Однако целесообразно сразу для определенного прибора выбрать начальный уровень ho, обеспечивающий необходимую чувствительность, и перед началом измерения ускорений сразу выставлять жидкость 2 на этот уровень, тогда балансировку мостовой схемы достаточно будет провести только один раз, а далее она будет автоматически достигаться, Благодаря приведенному в формуле изобретения расчетному соотношению при начальном выводе уровня жидкости в правом колене сосуда на высоту h< от начального уровня уровень жидкости в левом колене сосуда (в случае, если h< = ly) примерно находится в середине измерительной катушки 5, чем обеспечивается работоспособность акселерометра и, кроме того, максимально возможный диапазон измерения ускорений при их действии в разных направлениях вдоль измерительной оси Y прибора.

Пусть теперь измеряемое ускорение подействовало в направлении оси У(на чертежах ускорение a), при этом столб жидкости

2 в правом колене сосуда поднимается на расстояние Л h, à в левом колене сосуда на такую же величину A h опускается. Так как жидкость 2 ферромагнитная, т,е. является как бы сердечником измерительной катушки 5, то при таком смещении-жидкости изменяется электрическое сойротивление катушки 5 на переменном токе. и, следовательно, происходит разбаланс мостовой схемы, При этом показание прибора 10 в измерительной диагонали мостовой схемы будет пропорционально величине этого разбалэнса, т,е. смещению уровня жидкости

Л h, и в конечном итоге — величине измеряемого ускорения а, В устройстве использован прибор 10 с нулем посередине,. поэтому при изменении направления деиствия ускорения а указатель прибора 10 сме1656462

Составитель Н,Макарова

Техред М,Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор Е.Копча

Заказ 2050 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 стится в другую сторону. При этом измерительный прибор l0 проградуирован непосредственно в единицах линейного ускорения. На фиг.2 через х обозначена текущая координата уровня жидкости 2, отсчитываемая от верхнего торца катушки 3 управления (однако при выводе зависимости Л h от а, т.е, уравнения шкалы акселерометра, выбор начала отсчета х не имеет значения).

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий заполненную ферромагнитной жидкостью емкость-, катушку управления, подключенную к регулируемому источнику тока, измерительную катушку, включенную в мостовую измерительную схему переменного тока, о т л и ч а-:.. ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измеряемых ускорений, в нем емкость вы5 полнена в виде U-образного сосуда. установленного вертикально, при этом катушка управления и измерительная катушка расположены на разных коленах U-образного сосуда, причем начальный уровень жидко10 сти в коленах совпадает с нижним торцом катушки управления, расположенным выше верхнего торца измерительной катушки на расстояние L, удовлетворяющее условию

1- ly — lu/2, 15 где ly u lu — длинь! катушки управления и измерительной катушки.