RU2066863C1

RU2066863C1 - Linear accelerometer

Info

Publication number: RU2066863C1
Application number: RU92000946A
Authority: RU
Inventors: С.А. Саютин
Priority date: 1992-10-04
Filing date: 1992-10-04
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: aircraft control systems. SUBSTANCE: compensation-type measuring system uses two transducers of the same type placed in one hermetically sealed chamber and in one working fluid. EFFECT: decreased dimensional and mass characteristics, simplified design and enhanced accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления летательными аппаратами. The invention relates to the field of measurement technology and can be used in control systems for aircraft.

Известен электрокинетический датчик линейных ускорений (1), содержащий герметичную камеру, заполненную рабочей жидкостью, разделенную на две части электрокинетическим преобразователем с инерционной массой и электродами на торцах, закрепленным в камере в упругих элементах таким образом, что жидкость из одной части камеры в другую может перетекать только через диафрагму. Known electrokinetic linear acceleration sensor (1), containing a sealed chamber filled with a working fluid, divided into two parts by an electrokinetic transducer with an inertial mass and electrodes at the ends fixed in the chamber in elastic elements so that the fluid from one part of the chamber to another can flow only through the diaphragm.

Недостатком такого датчика является то, что при появлении смещения упругих элементов относительно нулевого положения на действие инерционной силы начинает накладываться сила реакции упругих элементов, пропорциональная величине смещения относительно нулевого положения. The disadvantage of this sensor is that when a displacement of the elastic elements relative to the zero position occurs, the reaction force of the elastic elements proportional to the displacement relative to the zero position begins to be superimposed on the inertial force.

Действие этой силы сохраняется и после снятия линейного ускорения. Причем в малогабаритном датчике, где возможности для перемещения инерционной массы ограничены, влияние жесткости упругих элементов более значительно. Кроме того, увеличение инерционной массы с целью повышения чувствительности датчика к линейным ускорениям приводит к большей скорости перемещения инерционной массы, следовательно к более быстрому нарастанию влияния жесткости упругих элементов. The action of this force persists after the removal of linear acceleration. Moreover, in a small-sized sensor, where the possibilities for moving the inertial mass are limited, the influence of the stiffness of the elastic elements is more significant. In addition, an increase in the inertial mass in order to increase the sensitivity of the sensor to linear accelerations leads to a greater speed of movement of the inertial mass, and therefore to a more rapid increase in the influence of stiffness of elastic elements.

Известен датчик линейных ускорений (2), содержащий инерционную массу на упругих мембранах, герметично закрытую камеру, заполненную полярной диэлектрической рабочей жидкостью с размещенным в ней электроосмотическим преобразователем, а также датчик перепада давлений, выход которого соединен с входом усилителя электрических сигналов, выход усилителя электрических сигналов подключен к входу электроосмотического преобразователя, при этом датчик перепада давлений, установленный в гидравлической схеме последовательно с электроосмотическим преобразователем и инерционной массой, в компенсационной измерительной системе является датчиком первичной информации, электроосмотический преобразователь силовым элементом, а в качестве выходного полезного сигнала используется выходной сигнал усилителя. A known linear acceleration sensor (2) containing an inertial mass on elastic membranes, a hermetically sealed chamber filled with a polar dielectric working fluid with an electroosmotic transducer located in it, as well as a differential pressure sensor, the output of which is connected to the input of an amplifier of electrical signals, the output of an amplifier of electrical signals connected to the input of the electroosmotic converter, while the differential pressure sensor installed in the hydraulic circuit in series with the electroosmotic they transducer and the inertial mass in the compensating system is a sensor measuring the primary information, the electroosmotic force transducer element, and an output useful signal using the output signal of the amplifier.

Недостатком известного акселерометра является то, что погрешность масштабного коэффициента, в основном, определяется нестабильностью масштабного коэффициента электроосмотического преобразователя, которая определяется температурной зависимостью и нестабильностью во времени, обусловленной химической активностью полярных жидкостей по отношению к конструкционным материалам. A disadvantage of the known accelerometer is that the error of the scale factor is mainly determined by the instability of the scale factor of the electroosmotic converter, which is determined by the temperature dependence and instability in time due to the chemical activity of polar liquids with respect to structural materials.

Кроме того, использование совместно с электроосмотическим насосом диффузионных датчиков, в которых в качестве рабочей жидкости используется электролит, неизбежно обуславливает необходимость конструктивной организации двух герметичных, изолированных друг от друга камер, что означает увеличение трудоемкости изготовления таких датчиков, а также ухудшает габаритно-массовые характеристики. In addition, the use of diffusion sensors together with an electroosmotic pump, in which electrolyte is used as the working fluid, inevitably necessitates the constructive organization of two sealed, isolated from each other chambers, which means an increase in the laboriousness of manufacturing such sensors, and also worsens the overall mass characteristics.

Технический результат изобретения повышение точности технологичности и снижение габаритно-массовых характеристик. The technical result of the invention is improving the accuracy of manufacturability and reducing the overall mass characteristics.

Указанный технический результат достигается тем, что в качестве датчика первой информации используется электрокинетический преобразователь, размещенный в одной камере и в одной жидкости с электроосмотическим преобразователем. The indicated technical result is achieved in that an electrokinetic transducer located in one chamber and in one liquid with an electroosmotic transducer is used as a sensor of the first information.

На чертеже схематично изображен предлагаемый датчик. The drawing schematically shows the proposed sensor.

Датчик линейных ускорений состоит из следующих элементов:
1. упругая мембрана,
2. груз инерционная масса,
3. преобразователи (электрокинетический и электроосмотический),
4. держатели преобразователей,
5. рабочая жидкость,
6. усилитель.The linear acceleration sensor consists of the following elements:
1. elastic membrane
2. load inertial mass,
3. converters (electrokinetic and electroosmotic),
4. transducer holders,
5. working fluid
6. amplifier.

При ускоренном линейном движении датчика сила инерции грузов вызывает появление перепада давления Р_вх и перетекание рабочей жидкости через электрокинетический преобразователь. При это на электродах электрокинетического преобразователя появляется электрический потенциал, пропорциональный линейному ускорению, который преобразуется усилителем и подается на электроды электроосмотического преобразователя таким образом, что вызывает появление на электроосмотическом преобразователе давления, которое противодействует перетеканию рабочей жидкости через преобразователи, следовательно, противодействует деформации упругих мембран и, благодаря этому, снижает влияние их упругости на величину выходных сигналов датчика.With accelerated linear motion of the sensor, the force of inertia of the cargo causes the appearance of a pressure drop P _in and flow of the working fluid through the electrokinetic converter. In this case, an electric potential proportional to linear acceleration appears on the electrodes of the electrokinetic transducer, which is converted by an amplifier and supplied to the electrodes of the electroosmotic transducer in such a way that it causes a pressure on the electroosmotic transducer, which counteracts the flow of the working fluid through the transducers, therefore, it prevents the deformation of the elastic membranes and, due to this, reduces the effect of their elasticity on the value of the output signals d tchika.

Выходной сигнал измеряется на выходе усилителя обратной связи. The output signal is measured at the output of a feedback amplifier.

Использование в датчике однотипных элементов, каковыми являются электрокинетический и электроосмотический преобразователи, обуславливает минимальные габаритно-массовые характеристики, конструктивную и технологическую простоту и повышенную точность, так как дает возможность взаимной частичной компенсации нестабильности их масштабных коэффициентов благодаря тому, что в них используется одно и то же природное явление. The use of the same type of elements in the sensor, which are the electrokinetic and electroosmotic transducers, determines the minimum overall mass characteristics, structural and technological simplicity and increased accuracy, as it allows mutual partial compensation for the instability of their scale factors due to the fact that they use the same a natural phenomenon.

Claims

A linear acceleration sensor containing an inertial mass on elastic membranes, a hermetically sealed chamber filled with a polar dielectric working fluid with an electroosmotic converter placed in it, and a differential pressure sensor, the output of which is connected to the input of the electric signal amplifier, the output of the electric signal amplifier is connected to the input of the electroosmotic converter, while the differential pressure sensor installed in the hydraulic circuit in series with the electroosmotic conversion In the compensation measuring system, it is the primary information sensor, the electroosmotic converter is the power element, and the output signal of the amplifier is used as the output useful signal, characterized in that the electrokinetic converter is used as the primary information sensor in the negative feedback of the compensation measuring system placed in one chamber and in one liquid with an electroosmotic converter.