Акселерометр линейных ускорений

 

АКСЕЛЕРОМЕТР ЛИНЕЙНЫХ УС:КОРЕНИЙ , содержавший герметичный корпус , эаполненн1яй рабочей жидкостыо, с размещен(вл4И в нем электродами и преобразую&жм элементом, вьтолненным в виде плунжера, установленного с капиллярным зазсч ом относительно внутренней стенки корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, снижения порога чувствительности и ПОВЕШЮНИЯ надежности в рабЬте, ксфпус снабжен упругими эле «итами, расположенны1«1 в его , и разделен на отсеки, в одном иэ которых располсжены электроды и плунжер и которь сообщается с отсекамш в торцах через капиллярные KaHajQii. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ДН 6

РЕСПУБЛИК

У5Р G 01 P 15/08 (21) 3339382/18-10 (22) 07.09.81 (46) 23.03.83,- Бюл. Р 11

:(72) Б.Н.Костенко и В.И.Пахомов (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического инстйтута источников,тока (53) 531 ° 768 (088.8) (56) 1.Авторское. свидетельство СССР

В 640212, кл. G 01 Р .15/08, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 678428, кл. G 01 Р 15/08, 1976 (прототип). (54)(57) АКСЕЛЕРОИЖТР ЛИНЕИНЫХ УС:КОРЕНИИ, содержащий герметичный кор,SU.„1007018 А пус, заполненный рабочей жидкостью, с размещенными в нем злектродамя и преобразующим элементом, выполненным в виде плунжера, установленного с кааиллярным зазором относительно внутренней стенки корпуса, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью по.." вышення точности измерения, снижения порога чувствительности и повъааения надежности в работе, корпус снабжен упругими элементами, расположенными в его торцах, и разделен на отсеки, в одном из которых расположены электроды и ллун и который сообщается с отсеками в торцах через капиллярные канаюы.. е

1007018

Изобретение относится к измерительной технике и более конкретно к приборам, преобразующим линейное ускорение в электрический сигнал и основанным на электрокинетических явлениях. 5

Известны различные конструкции акселерометров линейных ускорений, использующие электрокинетические явления при протекании полярной жидкости через пористую перегород- 10 ку Г1 3.

Недостатком описанных конструквнй является наличие нижней граничной частоты измеряемых ускорений, величина которой определяется гидросо- 15 противлением и жесткостью упругих элементов, ограничивающих движение жидкости.

Наиболее близким по технической сущности является электрокинетический акселерометр линейных ускоре. ний, содержащий заполненный рабочей жидкостью герметичный корпус с размещенными в нем электродами и преобразующим .элементом в виде плунжера, установленного с капиллярным зазором относительно внутренней стенки корпуса Г2).

Недостатками известного акселерометра являются чувствительность к, вибрациям, перпендикулярным к измерительной оси, наличие собственного шума, вызванного трением плунжера о стенку корпуса, низкая надежность из-за возможного заклини вания плунжера.

Целью изобретения является повышение точности измерения, снижение порога чувствительности и повышение надежности. 40 . Поставленная цель достигается тем, что в акселерометре, содержащем герметичный корпус, заполненный рабочей жидкостью, с размещенными в нем электродами и преобразующим элементом, 4 выполненным в виде плунжера, установленного с капиллярным зазором,относительно внутренней стенки корпуса, последний снабжен упругими элементами, расположенными в его торцах, и разделен от отсеки, в одном из которых расположены электроды и плунжер и который сообщается с отсеками в торцах через капиллярные каналы.

Влияние внешних вибраций на выход ной сигнал обусловлено изменениями силы трения плунжера о стенку при их действии и, следовательно, задержками движения плунжера. Помимо изменения прижатия плунжера к стенке сила трения изменяется из-за неиде- 60 альной гладкости поверхности плунжера и стенки корпуса, отклонений сечения плунжера и корпуса, перпендикулярных оси от круговых, наличия механических примесей в рабочей жидкости, попадающих в капиллярный зазор. Изменение силы трения приводит к торможению движения плунжера и, следовательно, изменению перепада давления на плунжере. Изменение перепада давления приводит к пропорциональному изменению величины выходного сигнала.

В предлагаемом акселерометре при торможении поршня, по указанным причинам, величина перепада давления на плунжере поддерживается за счет силы упругого сжатия упругих элементов в торцах корпуса. Таким образом происходит снижение искажений выходного сигнала и, следовательно, достигается положительный эффект.

Наличие упругих элементов может привести при некоторых условиях к механическому резонансу в движениях рабочей жидкости и плунжера как целого. Данное движение подавляется, когда основной объем жидкости граничит с упругими элементами через капиллярные каналы, так как происходит диссипация механической энергии при вязком течении. Для случая, когда упругими элементами являются газовые пузыри, капилляры предохраняют от их проникновения в основной объем жидкости.

На фиг. 1 — 3 представлены вариаь ты конкретного исполнения акселерометра, соответственно с мембранными упругими элементами без разделитель-. ных капилляров и с разделительными капиллярами.

Акселерометр состоит из цилиндрического корпуса 1, содержащего плунжер 2, образующий капиллярный зазор с поверхностью корпуса. Плунжер может быть выполнен как сплошным, так и пористым. Корпус заполнен рабочей жидкостью. В торцах корпуса имеются упругие элементы-мембраны 3 (фиг. 1, фиг. 2 ) или газовые пузыри 4 (фиг. 3)

Рабочая жидкость в основном объеме граничит с упругими элементами непосредственно (фиг.. 1 ), либо через капилляры (фиг, 2 и 3). Токосъемные электроды 5 укреплены в торцевой части корпуса и контактируют с рабочей жидкостью в основном объеме.

Плотность плунжера отличается от плот. ности рабочей жидкости.

При действии ускорения вдоль оси корпуса (измерительной оси ), вследствие различия плотностей плунжера и рабочей жидкости, на торцах плунжера создается перепад давления и, следовательно, течение рабочей жидкости в капиллярном зазоре (а если плунжер пористый, через плунжер ). На торцах плунжера создается потенциал течения (ток течения ), который из1007018 фиг.Е

4 2

Составитель Н.Мараховская

Редактор О.Половка Техред Ж.Кастелевич Корректора Повх

Заказ 2130/68 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и отКрытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 меряется с помошью токосъемных элект родов.

При торможении плунжера давление поддержнвается упругими элементами и, следовательно, устраняется изменение вйходиого сигнала, вызванное этим торможением. Таким образом происхо-дит снижение виброчувствительности к ускорениям, перпендикулярным измерительной оси, и собственного шума.

Резонансные явления при движении плунжера и столба жидкости в корпусе подавлены силами вязкого трения в капиллярах. Повышение надежности работы обеспечивается тем,,что возможно освобождение плунжера при заклинивании путем приложения внешней силы .к упругим элементам и непосредственно к рабочей жидкости. если упругий элемент выполнен в виде газового пузыря, то при воздействии внешнего ударного ускорения сила, действувщая на плунжер, обусловлена. инерционностью массы. жидкости вместе с плунжером.