Датчик ударных ускорений

 

Датчик относится к измерительной технике и предназначен для измерения порогового значения ударного ускорения. Решается задача обеспечения измерения ударных ускорений, действующих на объект в любых направлениях с короткими по времени амплитудами. Датчик содержит закрепленное в корпусе первое коническое седло с размещенным в нем шариком. Введены рычаг, закрепленный в корпусе с возможностью поворота относительно его центра, второе коническое седло с размещенными в нем вторым шариком, два постоянных магнита с полюсными наконечниками. Шарики расположены на рычаге по разные стороны от центра вращения. Один конец рычага расположен между первым магнитом и его полюсным наконечником, а другой - между вторым магнитом и его полюсным наконечником. Рычаг выполнен по крайней мере на своих концах из магнитомягкого материала, а угол конуса конических седел выполнен в пределах 60-75°. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порогового значения ударного ускорения.

Известен инерционный включатель (см. заявку Великобритании N 1366916, кл. H 01 H 35/14, 1974 г.), состоящий из инерционной массы в виде шарика, перемещение которого в случае ускорения приводит к разрыву цепи между контактами. При этом шарик удерживается в своем гнезде магнитом.

Это устройство измеряет достаточно точно только ускорение, действующее по оси устройства.

Известен инерционный переключатель (см. заявку Франции N 2377084, кл. H 01 H 35/14, 1978 г.), в котором в качестве инерционной массы используется шарик, взаимодействующий с пружиной, необходимой для регулировки величины ускорения, при котором устройство срабатывает.

Однако известно, что из-за массы пружины и ее жесткости увеличивается время срабатывания устройства или, иначе, устройство не может измерять короткие по времени амплитуды ударных ускорений.

Наиболее близким к предложенному является датчик кругового удара (см. заявку Франции N 2620855, кл. H 01 H 35/14, 1989 г.), содержащий закрепленные в корпусе пружину и коническое седло с размещенным в нем шариком, взаимодействующим с пружиной.

Расположение шарика в коническом седле позволяет производить с разной степенью точности измерение ударных ускорений, действующих в зоне, охватывающей полусферу.

Указанное устройство выбрано в качестве прототипа.

В известном датчике взаимодействие инерционной массы с пружиной контактной системы, обладающей массой и жесткостью, увеличивает время срабатывания устройства.

Кроме того, в случае необходимости измерения ударных ускорений, действующих на объекте в любых направлениях, необходимо устанавливать по крайней мере два таких датчика.

Предложенный датчик решает задачу обеспечения измерения ударных ускорений с короткими по времени амплитудами, действующих в любых направлениях.

Для этого в датчик ударных ускорений, содержащий закрепленное в корпусе первое коническое седло с размещенным в нем первым шариком, введены рычаг, закрепленный в корпусе с возможностью поворота относительно его центра, второе закрепленное в корпусе коническое седло с размещенным в нем вторым шариком, первый и второй постоянные магниты с соответствующими полюсными наконечниками, причем первый и второй шарики расположены на рычаге по разные стороны от центра его вращения, один конец рычага расположен между первым магнитом и его полюсным наконечником, а другой - между вторым магнитом и его полюсным наконечником, при этом рычаг выполнен по крайней мере на своих концах из магнитомягкого материала, причем угол конуса "α" конических седел выполнен в пределах 60-75^o.

На чертеже представлена конструкция датчика ударных ускорений.

Датчик ударных ускорений содержит первый шарик 1, первое коническое седло 2, закрепленное в корпусе, и второй шарик 3, второе коническое седло 4, закрепленное в корпусе, рычаг 5, закрепленный в корпусе с возможностью поворота относительно центра 6 рычага, упор 7, установленную в корпусе пружину 8, закрепленные в корпусе постоянные магниты 9, 10 с полюсными наконечниками 11, 12, магнитные шунты 13, 14 и корпус 15 (на чертеже не показан).

Датчик работает следующим образом. При воздействии удара любых направлений масса шариков 1,3 развивает силу, составляющая которой из-за наличия определенной величины угла α в конических седлах 2,4 развивает момент силы М_и относительно центра вращения 6 рычага 5.

Силой, развивающей противодействующий эталонный момент М_э, является сила притяжения рычага 5, выполненного из магнитомягкого материала, например магнитомягкой стали, к полюсным наконечникам 11, 12 постоянных магнитов 9, 10, которые через, например, пружину 8 замыкают электрическую или оптическую цепь. При этом рабочий магнитный поток Φ₁ проходит как показано на чертеже.

В тот момент, когда момент М_и становится больше момента М_э, происходит релейный поворот рычага 5 против часовой стрелки. При этом рычаг 5 своими концами притягивается к магнитам 9, 10, а рабочий магнитный поток перераспределяется на Φ₂ Это обстоятельство обеспечивает два устойчивых положения рычага, что очень важно при измерении коротких по времени амплитуд ударных ускорений.

При этом датчик обладает малым временем срабатывания. Это обуславливается использованием в качестве эталонной силы - силы магнитного притяжения рычага к полюсным наконечникам. При отрыве рычага от полюсных наконечников сила магнитного притяжения резко уменьшается, увеличивается ускорение разгона рычага и, следовательно, скорость его перемещения (в отличие от прототипа, где при перемещении инерционного тела противодействие пружины из-за ее жесткости и массы возрастает, уменьшая скорость перемещения шарика).

Регулировка эталонного усилия притяжения рычага 5 к полюсным наконечникам 11, 12 осуществляется простым шунтированием магнитных потоков шунтами 13, 14 (без контактирования с элементами, имеющими массу и жесткость) в момент перехода из одного устойчивого состояния рычага в другое.

Преимуществом предложенного датчика является то, что он измеряет с высокой точностью ударные ускорения, действующие в зоне, охватывающей сферу. Это преимущество обеспечивает повышение надежности и точности измерения ударных ускорений на объектах и по крайней мере в два раза уменьшает количество таких датчиков на объекте.

Отсутствие взаимодействия рычага с массой и жесткостью пружины до начала перехода рычага в другое устойчивое состояние позволяет измерять короткие по времени амплитуды ударных ускорений, что значительно расширяет область применения датчика.

Угол конуса α, установленный в пределах 60-75^o, обеспечивает наименьшую погрешность измерения ударных ускорений, действующих в любых направлениях.

Формула изобретения

Датчик ударных ускорений, содержащий закрепленное в корпусе первое коническое седло с размещенным в нем первым шариком, отличающийся тем, что в него введены рычаг, закрепленный в корпусе с возможностью вращения относительно его центра, второе закрепленное в корпусе коническое седло с размещенным в нем вторым шариком, первый и второй постоянные магниты с соответствующими полюсными наконечниками, причем первый и второй шарики расположены на рычаге по разные стороны от центра его вращения, один конец рычага размещен между первым магнитом и его полюсным наконечником, а другой - между вторым магнитом и его полюсным наконечником, при этом рычаг выполнен по крайней мере на своих концах из магнитомягкого материала, причем угол конуса α конических седел выполнен в пределах 60 ... 75^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1