RU2150116C1

RU2150116C1 - Measuring transducer of nozzle-shutter acceleration

Info

Publication number: RU2150116C1
Application number: RU98104546A
Authority: RU
Inventors: В.О. Трилисский; Н.А. Симанин; С.Б. Демин; В.В. Голубовский
Original assignee: Пензенский государственный технический университет
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: instruments for measurement of linear and angular accelerations. SUBSTANCE: device has non-magnetic housing, inertial shutter and two nozzles. In addition device has two pairs of permanent magnets, two constant constrictors, lines for feeding and removal of working medium, two lines for control signal and actuating member. EFFECT: increased sensitivity, increased precision of acceleration measurement, decreased power consumption, increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля линейных и угловых ускорений в системах автоматического управления технологического оборудования. The invention relates to measuring equipment and is intended to measure and control linear and angular accelerations in automatic control systems of technological equipment.

Известен струйный датчик линейных ускорений, содержащий корпус, в котором установлены два штуцера для подвода рабочей среды (газа), два сопла для расхода среды из измерительных камер, две мембраны с инерционными поршнями, помещенными в цилиндрические головки с дренажными отверстиями, две параллельные перегородки, образующие полость, в которую помещен подпружиненный индикаторный золотник, разделяющий ее на надзолотниковую и подзолотниковую полости, каждая из которых сообщается через отверстия с соответствующей измерительной камерой, стабилизационную камеру с регулятором давления [1]. Known jet linear acceleration sensor, comprising a housing in which there are two fittings for supplying a working medium (gas), two nozzles for the flow of medium from the measuring chambers, two membranes with inertial pistons placed in cylindrical heads with drainage holes, two parallel partitions forming the cavity into which the spring-loaded indicator spool is placed, dividing it into the nadzolotnikovy and podzolotnikovy cavity, each of which communicates through openings with a corresponding measuring chamber, with tabulation chamber with pressure regulator [1].

Недостаток известного устройства - низкая его чувствительность. A disadvantage of the known device is its low sensitivity.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является акселерометр, содержащий шарообразную заслонку, расположенную в корпусе во взвешенном состоянии между соплами, подключенными к линии подвода рабочей среды через постоянные дроссели, измерительные камеры сопел соединены с соответствующими линиями выходного сигнала [2]. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is an accelerometer containing a spherical damper located in the housing in suspension between the nozzles connected to the supply line of the working medium through constant chokes, the measuring chambers of the nozzles are connected to the corresponding output signal lines [2].

Недостаток известного устройства заключается в низкой чувствительности и точности измерений. A disadvantage of the known device is the low sensitivity and accuracy of the measurements.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности и точности измерения линейных и угловых ускорений объекта. The technical result of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measuring linear and angular accelerations of the object.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь ускорений типа "сопло-заслонка", содержащий корпус, в котором между соосно закрепленными первым и вторым соплами размещена с возможностью перемещения заслонка, сопла подключены через первый и второй постоянные дроссели к линии подвода рабочей среды, измерительные камеры сопел соединены с первой и второй линиями управляющего сигнала, а корпус соединен с линией отвода среды, введены исполнительный элемент, подключенный к первой и второй линии управляющего сигнала, первый и второй магниты, соосно закрепленные на корпусе на одинаковом расстоянии от его геометрического центра, и третий и четвертый магниты, соосно закрепленные на концах заслонки с возможностью ее удержания во взвешенном состоянии на оси корпуса, при этом силы взаимодействия магнитов направлены в сторону геометрического центра корпуса. This goal is achieved by the fact that in the acceleration measuring transducer of the "nozzle-damper" type, comprising a housing in which, between the coaxially fixed first and second nozzles, the damper is movably mounted, the nozzles are connected through the first and second constant throttles to the medium supply line, measuring nozzle chambers are connected to the first and second lines of the control signal, and the casing is connected to the line of the drain of the medium, an actuating element connected to the first and second lines of the control signal is introduced, ne the second and second magnets coaxially mounted on the housing at the same distance from its geometric center, and the third and fourth magnets coaxially mounted on the ends of the shutter with the possibility of its suspension in suspension on the axis of the body, while the interaction forces of the magnets are directed towards the geometric center of the body .

Измерительный преобразователь ускорений типа "сопло-заслонка" (см. чертеж) содержит корпус 1, заслонку 2, первое и второе сопла 3 и 4, первый, второй и третий, четвертый магниты 5, 6 и 7, 8, первый и второй постоянные дроссели 9 и 10, линии подвода 11 и отвода 12 рабочей среды, первую и вторую линии управляющего сигнала 13 и 14 и исполнительный элемент 15. The acceleration measuring transducer of the nozzle-damper type (see drawing) contains a housing 1, a damper 2, a first and second nozzle 3 and 4, a first, second and third, fourth magnets 5, 6 and 7, 8, the first and second permanent chokes 9 and 10, supply lines 11 and 12 of the working medium, the first and second lines of the control signal 13 and 14 and the actuator 15.

В корпусе 1 измерительного преобразователя типа "сопло-заслонка" между соосно закрепленными первым и вторым соплами 3 и 4, подключенными через первый и второй постоянные дроссели 9 и 10 к линии подвода рабочей среды 11, установлена заслонка 2. При этом первый и второй магниты 5 и 6 соосно закреплены на корпусе 1 на одинаковом расстоянии от его геометрического центра, а третий и четвертый магниты 7 и 8 соосно закреплены на концах заслонки 2, удерживаемой на оси чувствительности, при этом силы взаимодействия магнитов направлены в сторону геометрического центра корпуса 1. Измерительные камеры первого и второго сопел 3 и 4 подключены через первую и вторую линии управляющего сигнала 13 и 14 к входам исполнительного элемента 15. Линия отвода рабочей среды 12 подключена к корпусу 1. In the housing 1 of the measuring transducer of the type "nozzle-damper" between the coaxially fixed first and second nozzles 3 and 4, connected through the first and second permanent chokes 9 and 10 to the supply line of the working medium 11, a shutter 2 is installed. In this case, the first and second magnets 5 and 6 are coaxially mounted on the housing 1 at the same distance from its geometric center, and the third and fourth magnets 7 and 8 are coaxially fixed at the ends of the shutter 2, held on the axis of sensitivity, while the forces of interaction of the magnets are directed geometrically th center of the housing 1. The measuring chamber of the first and second nozzles 3 and 4 are connected through first and second control signal lines 13 and 14 to the inputs of the actuator 15. The working fluid discharge line 12 is connected to the housing 1.

Измерительный преобразователь ускорений типа "сопло-заслонка" работает следующим образом. Measuring accelerator type "nozzle-damper" operates as follows.

В исходном положении на преобразователь не действуют инерционные силы. Рабочая среда подается под давлением P из линии подвода 11 через первый и второй постоянные дроссели 9 и 10 в измерительные камеры первого и второго сопел 3 и 4, из которых истекает в рабочее пространство корпуса 1. Заслонка 2 занимает симметричное положение в центре корпуса 1 под действием упругих сил, образованных парами магнитов 5, 7 и 6, 8, и создает одинаковые сопротивления истечению рабочей среды из сопел 3 и 4, что обуславливает равенство давлений в измерительных камерах P₁ = P₂. Из рабочего пространства корпуса 1 среда отводится через линию отвода 12.In the initial position, inertial forces do not act on the converter. The working medium is supplied under pressure P from the supply line 11 through the first and second constant chokes 9 and 10 to the measuring chambers of the first and second nozzles 3 and 4, from which it flows into the working space of the housing 1. The damper 2 occupies a symmetrical position in the center of the housing 1 under the action of elastic forces formed by pairs of magnets 5, 7 and 6, 8, and creates the same resistance to the outflow of the working medium from the nozzles 3 and 4, which leads to the equality of the pressures in the measuring chambers P ₁ = P ₂ . From the working space of the housing 1, the medium is discharged through the exhaust line 12.

При возникновении линейного ускорения a_x объекта, направленного вдоль оси чувствительности, например вправо, под действием силы инерции F_и заслонка 2 перемещается влево на величину, пропорциональную ускорению. Сопротивление истечению рабочей среды из сопла 3 увеличивается, а из сопла 4 уменьшается, что приводит к соответствующему изменению давлений в измерительных камерах P₁>P₂ и линиях 13 и 14 управляющего сигнала. Возникающая разность давлений ΔP = P₁ - P₂ на входах исполнительного элемента 15 приводит его в действие. Последний формирует результирующий сигнал, несущий информацию о величине ускорения объекта.When linear acceleration a _{x of the} object occurs, directed along the sensitivity axis, for example, to the right, under the action of inertia force F _{and the} shutter 2 moves to the left by an amount proportional to the acceleration. The resistance to the expiration of the working medium from the nozzle 3 increases, and from the nozzle 4 decreases, which leads to a corresponding change in pressure in the measuring chambers P ₁ > P ₂ and lines 13 and 14 of the control signal. The resulting pressure difference ΔP = P ₁ - P ₂ at the inputs of the actuating element 15 brings it into action. The latter generates the resulting signal that carries information about the magnitude of the acceleration of the object.

Для формирования выходного сигнала исполнительный элемент 15 в предлагаемом преобразователе выполнен в виде четырехщелевого золотникового распределителя с пружинным центрированием. Под действием разности давлений ΔP, подводимых по линиям 13 и 14 под торцы золотника, последний смещается в своем корпусе, изменяя проходные сечения соответствующих щелей и, тем самым, формируя результирующий сигнал, который используется для регистрации ускорения или управления технологическим оборудованием. To generate the output signal, the actuating element 15 in the proposed Converter is made in the form of a four-slotted spool valve with spring centering. Under the influence of the pressure difference ΔP, supplied along lines 13 and 14 to the ends of the spool, the latter is displaced in its housing, changing the passage sections of the corresponding slots and, thereby, forming the resulting signal, which is used to register acceleration or control technological equipment.

Вместе с тем, предлагаемый измерительный преобразователь ускорений типа "сопло-заслонка" может быть использован для измерения угловых ускорений a_w. В этом случае ось вращения объекта, перпендикулярная оси чувствительности должна находиться на некотором расстоянии слева или справа от геометрического центра корпуса 1 преобразователя. При этом работа преобразователя не отличается от рассмотренной выше.However, the proposed measuring accelerator of the acceleration type "nozzle-flap" can be used to measure angular accelerations a _w . In this case, the axis of rotation of the object, perpendicular to the axis of sensitivity should be at some distance to the left or right of the geometric center of the housing 1 of the Converter. In this case, the operation of the converter does not differ from that considered above.

Повышение чувствительности измерительного преобразователя ускорений типа "сопло-заслонка" обеспечивается за счет уменьшения трения заслонки 2 в корпусе 1 в результате ее радиального магнитного подвеса и возможности устанавливать требуемую величину магнитных сил удержания путем регулирования расстояния между магнитами 5 и 6. An increase in the sensitivity of the acceleration measuring transducer of the nozzle-damper type is achieved by reducing the friction of the damper 2 in the housing 1 as a result of its radial magnetic suspension and the ability to set the required value of the magnetic holding forces by adjusting the distance between the magnets 5 and 6.

Конструктивная схема измерительного преобразователя ускорений типа "сопло-заслонка" приведена на чертеже. The structural diagram of the measuring acceleration transducer type "nozzle-damper" is shown in the drawing.

Применение магнитного подвеса заслонки в предлагаемом преобразователе и возможность производить измерения линейных и угловых ускорений объекта делает его энергоэкономичным и расширяет функциональные возможности, позволяя использовать в различных технических системах. Это существенно отличает его от известных устройств данного типа. The use of magnetic suspension of the damper in the proposed converter and the ability to measure linear and angular accelerations of an object makes it energy-efficient and expands its functionality, allowing it to be used in various technical systems. This significantly distinguishes it from known devices of this type.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 836594, G 01 P 15/02, 1981.Sources of information
1. USSR author's certificate N 836594, G 01 P 15/02, 1981.

2. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. - М.: Наука, 1973, с. 307 - 309, рис. 7.15а. 2. Zalmanzon L.A. Aerohydrodynamic methods for measuring the input parameters of automatic systems. - M .: Nauka, 1973, p. 307 - 309, fig. 7.15a.

Claims

An acceleration measuring transducer of the nozzle-damper type, comprising a housing in which a damper is arranged between the first and second nozzles coaxially mounted, the nozzles are connected through the first and second constant throttles to the medium supply line, the nozzle measuring chambers are connected to the first and second control lines the signal, and the housing is connected to the line of the drain of the medium, characterized in that it includes an actuator connected to the first and second lines of the control signal, the first and second Agnita coaxially mounted on the housing at the same distance from its geometric center, and third and fourth magnets coaxially fixed to the ends of the valve with the possibility of retaining in suspension in the body axis, the force of interaction of the magnets are directed towards the geometric center of the housing.