Акселерометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения ускорения движущихся объектов. Дпя повышения чувствительности цилиндрическая часть корпуса камеры 1 вьтолнена из прозрачной 3 и непрозрачной 4 частей . У прозрачной части 3 размещена оптическая система 16, состоящая из плоских зеркал 17 и 18, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу , а также параболического отражателя 19. Световой луч В из диафраг (Л 26

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 0! P 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8V -с

4

Р

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АКСЕЛЕРОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может найти при-. менение для измерения ускорения движущихся объектов. Для повьппения чувствительности цилиндрическая часть корпуса камеры 1 выполнена из прозрачной 3 и непрозрачной 4 частей. У прозрачной части 3 размещена оптическая система 16, состоящая из плоских зеркал 17 и 18, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, а также параболического отражателя 19. Световой луч В из диафрагГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928820/24-10 (22) 16,07.85 (46) 23.12.86. Бюл. 47 (71) Устиновский механический ин, ститут (72) В.Н,Шиляев, В.Б.Шрамек, С.А.Тюрин и M.Ï.Ìàëêoâ (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 845102, кл. G 01 P !5/08, 1979.

Оптоэлектронные методы и средства измерения параметров буровых скважин. Обзорная информация ЦНИИТЭИ приборостроения. ТС-5, вып. 3, М, 1984, с. 36.

„„SU„„1278730 А 1

1278730 мы !6, пройдя через прозрачные части торцов 6, 8 камеры 1 и поплавка 7 и отразившись от конусного отражателя 13 через щелевую кольцевую диафрагму 10, попадает на зеркальную поверхность 5 камеры 1. После многократного отражения от зеркальных поверхностей 5 и 9 корпуса и поплавка луч попадает через прозрачную часть 3 корпуса 1 и оптическую систему 16 в дополнительный координатно-чувствительный приемник 20. Второй луч А из диафрагмы 15 аналогич1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения ускорения движущихся объектов.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2— схема прохождения лучей в оптической системе. устройство содержит герметическую цилиндрическую камеру 1, заполненную прозрачной жидкостью 2, цилиндрическая часть камеры 1 выполнена составной из прозрачной 3 и непрозрачной 4 частей, причем внутренняя цилиндрическая поверхность 5 непрозрачной части 4 выполнена зеркальной, а торец 6 камеры 1, примыкающий к непрозрачной части 4, выполнен прозрачным. Внутри камеры 1 расположен поплавок 7, выполненный в виде пустотелого герметичного цилиндра, один из торцов 8 которого выполнен прозрачным, а внешняя цилиндрическая поверхность 9 выполнена зеркальной и снабжена двумя щелевыми кольцевыми диафрагмами 10 и 11.

Внутри поплавка 7 размещены конусные отражатели 12 и 13, установленные соосно с поплавком 7, причем отражатель 13, сопряженный с прозрачной торцовой стенкой 8, выполнен в виде кольца. Источник 14 света снабжен двумя кольцевыми диафрагмами 15 и 16, оптически взаимодействующими, соответственно, с конусными отражаным образом выходит иэ корпуса 1 и попадает на один из световодов 22 координатно-чувствительного фотоприемника 21 ° При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль оси вращения, вызывая перемещение световых лучей, причем луч В из оптической системы 16 полностью пройдет всю измерительную шкалу приемника

20, в то время как луч А переместится на одно деление шкалы приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22. 2ил. телями 12 и 13. Отражатель 13 через щелевую диафрагму 10, зеркальные поверхности 5 и 9 и прозрачную часть

3 камеры 1 оптически связан с опти5 ческой системой 16, состоящей из плоских зеркал 17 и 18, обращенных зеро . кальными поверхностями друг к другу и развернутых относительно друг дру

10 га на угол 1, параболического отражателя 19, установленного так, что его фокус расположен на поверхности зеркала 17„ а сам параболический отражатель 19 снабжен плоским зеркалом 18.и оптически взаимодействует с зеркальной поверхностью 9 поплав ка 7.

Акселерометр включает в себя также два координатно-чувствительных фотоприемника 20 и 21, один из которых оптически взаимодействует с оптической системой 16, а другой — с коническим отражателем 12 поплавка 7.

Координатно-чувствительные фотоприемники 20 и 21 выполнены в виде волоконно-оптического устройства, содержащего множество гибких световодов 22, входные торцы 23 которых уложены в виде линейки, а выходные 24 — в виде кода, соответствующего, например, двоичному коду. Выходные торцы

24 оптически взаимодействуют с фотоприемниками 25, которые электрически связаны с регистратором 26.

Акселерометр работает следующим образом.

Камера 1 приводится во вращение с постоянной круговой скоростью с

1278730 помощью вспомогательного двигателя (не показан), Под действием возникающих при вращении жидкости 2 центробежных сил поплавок 7 устанавливается по оси симметрии цилиндрической камеры 1. При действии ускорения поплавок 7 перемещается вдоль оси вращения. При этом перемещение поплаька 7 пропорционально интегралу во времени- от измеряемого ускорения.

Регистрация перемещения поплавка 7 осуществляется посредством передачи световых лучей от источника 14 света на входы координатно-чувствительных фотоприемников 20 и 21. Это происходит следующим образом.

При прохождении светового потока от источника 14 света через диафрагмы 15 и 16 образуются два световых луча (А и В). Луч А из диафрагмы 15, пройдя через прозрачные торцовые стенки 6 и 8 камеры 1 и поплавка

7, поступает на конусный зеркальный отражатель 12, отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 11 и прозрачную часть 3 камеры 1, попадает на один иэ входных торцов 23 световодов 22 координатно-чувствительного фотоприемника 21 и информирует о положении поплавка 7. Луч В из диафрагмы 16, пройдя через прозрачные торцовые стенки 6 и и 8, поступает на конусный отражатель 13 отражается от него и, пройдя через щелевую кольцевую диафрагму 10, попадает под заданным углом с на зеркальную поверхность 5 камеры 1, отразившись от которой посту, пает на зеркальную поверхность 9 поплавка 7. Многократно отразившись от зеркальных поверхностей 5 и 9, луч В доходит до границы между прозрачной 3 и непрозрачной 4 частями камеры 1 и, пройдя через прозрачную часть 3, поступает в оптическую сис тему 16. Отразившись от параболического зеркала 19, луч В попадает под углом 9, в точку F на поверхности плоского зеркала 17, являющуюся фокусом параболического зеркала 19 для всех лучей, падающих на него параллельно лучу В. Многократно отразившись от зеркал 18 и 17, луч В попадает на координатно-чувствительный приемник 20.

При определенном соотношении геометрических параметров

0 » h Llю L2ý э S где — угол отражения светового луча от зеркальных поверхностей

5и9;

h — расстояние между точками отражения светового луча на поверхностях 5, 9 и максимально возможное перемещение светового луча от положения В до В по поверхности параболического зеркала 19;

?., и 1. — размеры зеркал 17 и 18; угол разворота зеркал 17 и и 18;

S — минимальное расстояние между зеркалами 17 и !8, можно добиться, что световой луч на выходе из оптической системы 16 полностью пройдет всю измерительную шкалу координатно-чувствительного фото20 приемника 20, т.е. переместится из

1 положения В в положение В, в то время как луч А переместится на одно деление шкалы координатно-чувстви" тельного приемника 21, равное расстоянию между торцами 23 соседних световодов 22, т.е. точность измерения будет определяться не расстоянием Н между торцами 23 соседних световодов 22, а величиной Н/N, где N число световодов 22 в координатночувствительном приемнике 20.

Это вытекает из следующего (фиг.2).

Изменением угла можно добиться, что

Ь=Н. При перемещении поплавка 7, являющегося результатом действия ускорения, световой луч, отраженный от зеркальной поверхности 9, может переместиться по поверхности параболи40 ческого отражателя 19 на максимальное расстояние h, т.е. из положения

В перейти в положение В, что приводит к изменению угла падения световогп луча в точку F от величины 8, до

45 9 . При многократном отражении, начальном угле 9i и соответствующих размерах L, L u S луч на выходе из оптической системы 16 займет положение В в начале шкалы координатночувствительного фотогриемника 20.

При начальном угле 8 и тех же геометрических параметрах луч на выходе иэ оптической системы 16 займет по-! ложение В, т. е. перемещение луча B: на входе в оптическую систему 16 на величину приведет к перемещению луча на выходе иэ оптической системы на всю длину координатно-чувствительного фотоприемника 20.

1278730

Заказ 6828j41 Тираж 778

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Оптический сигнал с выходов 24 . координатно-чувствительных фотоприемников .20 и 21 поступает на вход фотоприемников 25, где преобразуется в электрический, сигнал в виде двоичного кода, который поступает на регистратор 26.

Формула изобретения

Акселерометр, содержащий источник света и заполненную прозрачной жид костью герметичную цилиндрическую камеру, выполненную с возможностью вращения и имеющую прозрачную торцовую стенку и цилиндрический поплавок внутри камеры, один из торцов которого через прозрачную торцовую стенку камеры оптически связан с источником света, а также координатно-чувствительный фотоприемник, выполненный в виде волоконно-оптического кодирующего устройства с гибкими световодами, входные торцы которых уложены в виде линейки, а выходные — в соответствии с заданным кочом, о т л и.ч а ю шийся тем, I что, с целью повышения чувствитель— ности, в него введены дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник и оптическая система в

5 виде параболического и двух плоских зеркал, установленных под углом и обращенных зеркальными поверхностями друг к другу, при этом дополнительный координатно-чувствительный фотоприемник оптически согласован с оптической системой, фокус параболического зеркала расположен на зеркальной поверхности одного из плоских параллельных зеркал и on15 тически согласован с наружной цилиндрической поверхностью поплавка, выполненной зеркальной с двумя кольцевыми щелевыми диафрагмами, причем внутри поплавка на противоположных торцах размещены конусные отражатели, соосные с поплавком, а цилиндрическая часть корпуса камеры выполнена с прозрачными и непрозрачными

25 частями. причем непрозрачная часть выполнена с внутренней зеркальной поверхностью.