RU1774266C - Акселерометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных ускорений подвижных объектов акселерометром с жидкостным подвесом инерционной массы. Сущность изобретени  акселерометр содержит цилиндрическую ампулу, заполненную магнитной жидкостью, инерционный элемент, помещенный в жидкость, генератор, фазо- чувствительный выпр митель, усилитель, обмотку возбуждени , соединенную с генератором и опорным входом фазочувстви- тельного выпр мител , две сигнальные и силовую обмотки, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фа- зочувствительного выпр мител , выход которого последовательно соединен с усилителем , силовой обмоткой и резистором. Новым в устройстве  вл етс  введение дополнительной обмотки возбуждени , расположенной непосредственно на ампуле и соединенной с источником посто нного тока , а также выполнение инерционной массы из магнитом гкого материала с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости. 1 ил Ј

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  линейных ускорений подвижных объектов акселерометром с жидкостным подвесом инерционной массы.

Известен акселерометр (США, патент Ms 4047439, кл. G 01 Р 15/08), содержащий цилиндрическую трубку, заполненную жидкостью , в которую помещен цилиндрический посто нный магнит. Вокруг трубки расположены две возбуждающие и две измерительные обмотки. Измерительные обмотки соединены с возбуждающими посредством демодул тора.

Известен также акселерометр (СССР, а.с. № 1508173, кл. G 01 Р 15/08), вз тый в качестве прототипа, который содержит трубчатый герметичный корпус, заполненный магнитной жидкостью, инерционную массу, помещенную в жидкость, обмотку возбуждени , генератор, две сигнальные обмотки, синхронный детектор, усилитель, силовую обмотку, мост взаимной индуктивности , операционные усилители.

Недостатками известных устройств  вл ютс  малый срок службы, обусловленный неблагопри тными дл  магнитной жидкости услови ми нахождени  в течение длительного времени в неоднородном магнитном поле посто нного магнита. Длительное действие этого фактора (в том числе и во врем  хранени ) на магнитную жидкость приводит к перераспределению концентрации частиц вследствие процесса магнитодиффузии (Блум Э.Я., Майоров М.М„ Цебере А.О. Магнитные жидкости. Рига, Зинатные, 1989.

с. 302). Процесс установлени  диффузион- но-седиментационного равновеси  может сопровождатьс  конвективным движением (Блум Э.Я.,РимшаА.Я.,Чухров А.Ю. Конвенци  и массоперенос при высокоградиент- ной магнитной сепарации коллоидных частиц. Ж. Магнитна  гидродинамика, 1987, № 2, с. 28-30). Как следствие будет происходить расслоение магнитной жидкости и магнитофоретическое оседание час- тиц на поверхность магнита, что, в свою очередь, со временем уменьшает способность жидкости поддерживать посто нный магнит во взвешенном состо нии, а, следовательно , сокращает срок службы акселеро- метра.

Цель изобретени  - повышение срока службы акселерометра.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в акселерометр, содержащий цилиндриче- скую ампулу, заполненную магнитной жидкостью , инерционную массу, помещенную в жидкость, генератор, фазочувствительный выпр митель, усилитель, обмотку возбуждени , соединенную с генератором и опорным входом фазочувствительного выпр мител , две сигнальные и силовую обмотку , при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фазочувствительного выпр мител , который через усилитель соединен с силовой обмоткой и резистором, введена дополнительна  обмотка возбуждени , расположенна  непосредственно на ампуле и соединенна  с источником посто нного тока, при этом инерционна  масса выполнена из магнито- м гкого материала с магнитной проницаемостью отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости.

Наличие указанных признаков позвол - ет сделать вывод о новизне технического решени .

Сравнение за вленного решени  с другими техническими решени ми в данной области техники не позволило вы вить совокупность признаков, отличающих за вленное решение от прототипа.

Таким образом, за вленна  совокупность признаков, характеризующа  устройство , обладает критерием изобретени  Существенные отличи  и обеспечивает достижение положительного эффекта - повышение срока службы акселерометра.

На чертеже изображена упрощенна  конструктивна  схема акселерометра.

Устройство содержит цилиндрическую ампулу 1, заполненную магнитной жидкостью 2, инерционную массу 3, помещенную в жидкость 2. первую обмотку 4 возбуждени , две сигнальные обмотки 5, 6, включенные встречно, силовую обмотку 7, вторую обмотку 8 возбуждени , при этом перва  обмотка 4 возбуждени  соединена с генератором 9 (Быстрое Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. М., Высша  школа, 1989, с. 121) и опорным входом фазочувствительного выпр мител  10 (Быстрое Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. М., Высша  школа, 1989, с. 124). На вторую обмотку 8 возбуждени  подаетс  напр жение возбуждени  Uo от источника посто нного тока (не показан). Сигнальные обмотки 5, 6 соединены с сигнальными входами фазочувствительного выпр мител  10 (Быстрое Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. М,, Высша  школа, 1989, с. 126). Выход фазочувствительного выпр мител  10 через усилитель 11 (Шульц Ю. Электроизмерительна  техника. 1000 пон тий дл  практиков . Справочник. М., Энергоиздат, 1989, с. 240) соединен с силовой обмоткой 7 и резистором 12.

Акселерометр работает следующим образом .

При подаче напр жени  Uo на вторую обмотку 8 возбуждени  инерционна  масса 3 намагничиваетс  и приобретает свойства посто нного магнита. На ферромагнитное тело, помещенное в магнитную жидкость, при подаче магнитного пол  действует дополнительна  к силе Архимеда выталкивающа  сила. Под действием выталкивающей силы инерционна  масса начинает левитировать (Б.М.Берковский, В.Ф.Медведев, М.С.Краков. Магнитные жидкости. М., Хими , 1989, с. 77).

При отсутствии ускорени  инерционна  масса 3 находитс  в устойчивом равновесии и занимает относительно ампулы 1, сигнальных обмоток 5, 6, возбуждающих обмоток 4, 8, а также силовой обмотки 7 симметричное положение. Сигнал на сигнальных входах фазочувствительнэго выпр митиел  10 отсутствует , т.к. сигнальные обмотки 5, 6 включены встречно. Следовательно, отсутствует ток на силовой обмотке 7 и падение напр жени  на резисторе 12.

При наличии ускорени  на инерционную массу 3 действует сила инерции Fa, котора  выводит его из равновеси , что фиксируетс  сигнальными обмотками 5, 6.

Ра аЛ/у(рм -/Омж), где а - действующее на массу ускорение;

Vy - объем инерционной массы

/Эм - плотносто вещества инерционной массыз

- плотность магнитной жидкости.

На выходе фазочувствительного выпр мител  10 (ФЧВ) формируетс  посто нное напр жение, пропорциональное ускорению . Это напр жение усиливаетс  усилителем 11 и подаетс  на силовую обмотку 7, в которой по вл етс  ток, создающий в ампуле 1 магнитное поле. Магнитное поле тока в силовой обмотке 7 создает магнитную силу

FM

Рм«//о()7Н-Уу,

А м

где тг-10 тн/м;

,«м - намагниченность материала инерционной массы 3 (цилиндра) j

РМЖ./ЭМ - плотность магнитной жидко- сти 2 и материала инерционной массы соответственно;

Ммж намагниченность магнитной жидкости 2;

VH - градиент магнитного пол , созда- ваемого силовой обмоткой 7 и второй обмоткой 8 возбуждени ;

Vy - обьем инерционной массы 3 (цилиндра ),

котора  возвращает инерционную массу 3 в исходное положение.

Таким образом при равенстве Fa FM происходит полна  компенсаци  возмущающего воздействи . Ускорение а определ етс  так:

.

Vy (/Эм - /0„ж)

Сигнал, пропорциональный ускорению, фиксируетс  в виде падени  напр жени  на резисторе 12.

После окончани  работы акселерометра напр жение Uo с второй возбуждающей обмотки 8 снимаетс . Магнитное поле, которое создавалось второй возбуждающей обмоткой 8, исчезает, инерционна  масса 3,

выполненна  из магнитом гкого материала , размагничиваетс  и не левитирует. Акселерометр возвращаетс  в первоначальное состо ние. При этом остаточна  намагниченность инерционной массы 3 остаетс  пор дка 10 А/м, в то врем  как остаточна  намагниченность посто нного магнита обычно составл ет « 106 А/м. Поэтому в случае изготовлени  инерционной массы 3 и магнитом гкого материала магнитна  жидкость 2 находитс  в услови х, преп тствующих ее расслоению во врем  хранени . Таким образом достигаетс  цель - повышение срока службы акселерометра .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Акселерометр, содержащий цилиндрическую ампулу, заполненную магнитной жидкостью, инерционный элемент, помещенный в жидкость, генератор, фазочуест- вительный выпр митель, усилитель, обмотку возбуждени , соединенную с генератором и с опорным входом фазочувствительного выпр мител , две сигнальные и силовую обмотки, при этом сигнальные обмотки подключены к сигнальным входам фазочувствительного выпр мител , выход которого последовательно соединен с усилителем , силовой обмоткой и резистором, отличающийс  тем, что, с целью повышени  срока службы акселерометра, в него введена дополнительна  обмотка возбуждени , расположенна  непосредственно на ампуле и соединенна  с источником посто нного тока, при этом инерционна  масса выполнена из магнитом гкого материала с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости магнитной жидкости.