RU2216026C2 - Transmitter of ultimate accelerations - Google Patents
Transmitter of ultimate accelerations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2216026C2 RU2216026C2 RU2001126073A RU2001126073A RU2216026C2 RU 2216026 C2 RU2216026 C2 RU 2216026C2 RU 2001126073 A RU2001126073 A RU 2001126073A RU 2001126073 A RU2001126073 A RU 2001126073A RU 2216026 C2 RU2216026 C2 RU 2216026C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- wires
- transmitter
- cutting element
- inertial body
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерениям и может быть использовано для измерения дискретных значений ускорения и их запоминания. The invention relates to measurements and can be used to measure discrete values of acceleration and their storage.
Известен датчик максимального ускорения (1), содержащий корпус с размещенным в нем набором инерционных тел различной массы, маркированных в порядке убывания массы и расположенных в диэлектрических каналах, проводники в виде проволок, натянутых поперек каналов, и выводы. Known maximum acceleration sensor (1), comprising a housing with a set of inertial bodies of various masses located in it, marked in decreasing order of mass and located in dielectric channels, conductors in the form of wires stretched across the channels, and conclusions.
При воздействии ускорения на датчик каждое из набора инерционное тело давит силой на свою проволоку, вызывая разрушение проволок тех ячеек, для которых инерционные силы превысят усилия разрушения проволоки. Подбирая массу инерционных тел и сечения проволок, можно добиться перерезания проволок с определенным шагом ускорения. Срезанная проволока свидетельствует о размыкании тока в электрической цепи датчика и, следовательно, достижении определенного уровня ускорения. When acceleration acts on the sensor, each of the set of inertial bodies presses force on its wire, causing destruction of the wires of those cells for which the inertial forces exceed the forces of destruction of the wire. Selecting the mass of inertial bodies and the cross-section of the wires, it is possible to achieve cutting the wires with a certain acceleration step. A cut wire indicates an open current in the sensor circuit and, therefore, a certain level of acceleration.
Недостатками датчика являются большие габариты, так как для регистрации каждого значения ускорения необходимы свое инерционное тело и перерезаемая проволока; ошибка регистрации ускорения датчиком в случае, если на датчик предварительно воздействовал удар или транспортные вибрации, величины которых не превышают предельного значения ускорения настройки датчика. При этом инерционное тело, находящееся над проволокой, постепенно срезая ее, уменьшает сечение проволоки, и в момент действия повторного ускорения, превышающего предельное значение, для перерезания проволоки требуется усилие меньшее, чем усилие среза, соответствующее предельному значению ускорения настройки датчика. Во сколько раз уменьшается сечение проволоки, во столько раз уменьшается значение ускорения, регистрируемое датчиком. The disadvantages of the sensor are large dimensions, since each inertial body and a cut wire are required to register each acceleration value; an error in registering acceleration by the sensor in the event that the sensor was previously exposed to shock or transport vibrations, the values of which do not exceed the limit value of the acceleration of the sensor settings. In this case, the inertial body located above the wire, gradually cutting it, reduces the cross-section of the wire, and at the moment of repeated acceleration exceeding the limit value, a force less than the shear force corresponding to the limit value of the acceleration of the sensor setting is required to cut the wire. How many times the wire cross section decreases, so many times the acceleration value recorded by the sensor decreases.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик предельных ускорений (2), содержащий корпус с размещенным в нем инерционным чувствительным элементом, состоящим из инерционного тела, шарнирно соединенного с поршнем, имеющим диэлектрический шток, на конце которого установлен полукруглый нож. The closest in technical essence to the invention is a limit acceleration sensor (2), comprising a housing with an inertial sensing element located in it, consisting of an inertial body pivotally connected to a piston having a dielectric rod, at the end of which a semicircular knife is mounted.
Инерционное тело упруго поджато к корпусу пружинами. На пути перемещения ножа в контактной группе, выполненной из изоляционного материала с пазами, установлен разрушаемый элемент в виде проволок, размещенных в смежных параллельных плоскостях под утлом друг к другу. Длина диэлектрического штока поршня выполнена не менее расстояния от режущей кромки ножа в исходном состоянии до последней проволоки. The inertial body is spring-loaded elastically to the body. On the way to move the knife in a contact group made of insulating material with grooves, a destructible element is installed in the form of wires placed in adjacent parallel planes under the fragile side to each other. The length of the dielectric piston rod is made not less than the distance from the cutting edge of the knife in the initial state to the last wire.
В противоположных пазах контактной группы расположены клеммы, которые соединены с разрушаемой проволокой. Одни концы разрушаемых проволок с помощью электрического провода соединены в общую электрическую цепь. Другие концы разрушаемых проволок образуют независимую электрическую цепь. In the opposite grooves of the contact group are terminals that are connected to the destructible wire. Some ends of destructible wires are connected by a electric wire into a common electric circuit. The other ends of the destructible wires form an independent electrical circuit.
Датчик предельных ускорений работает следующим образом. The acceleration limit sensor operates as follows.
Под действием ускорения инерционный чувствительный элемент, сжимая пружины, перемещается. Если значения ускорения достаточно, то нож последовательно срезает с одной стороны несколько проволок, в результате происходит последовательное размыкание нескольких независимых электрических цепей датчика. Перерезание каждой проволоки соответствует определенному значению ускорения. После прекращения ударного воздействия на датчик инерционное тело совместно с поршнем под действием пружин возвращается в исходное состояние. Under the action of acceleration, the inertial sensing element, compressing the springs, moves. If the acceleration value is sufficient, then the knife sequentially cuts several wires from one side, as a result of which several independent electrical circuits of the sensor are sequentially opened. Cutting each wire corresponds to a specific acceleration value. After the termination of the impact on the sensor, the inertial body together with the piston under the action of the springs returns to its original state.
Недостатком датчика является большая масса инерционного чувствительного элемента, обусловленная наличием нескольких составных частей, в связи с чем, датчик регистрирует амплитудное значение ускорения при длительностях ударного нагружения t≥4 мс. The disadvantage of the sensor is the large mass of the inertial sensing element, due to the presence of several components, and therefore, the sensor registers the amplitude value of acceleration for durations of shock loading t≥4 ms.
При ударных воздействиях меньшей длительности значительно возрастает погрешность измерения. With impacts of shorter duration, the measurement error increases significantly.
Кроме того, недостатком прототипа являются его относительно большие габариты. In addition, the disadvantage of the prototype is its relatively large dimensions.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в измерении нескольких предельных значений ускорения при аварии транспортируемого объекта, например, при его взрывном нагружении или при повторных ударных воздействиях, и надежное сохранение этой информации при произвольном расположении объекта в пространстве после аварии. The problem to which the claimed invention is directed is to measure several limiting acceleration values during an accident of a transported object, for example, during explosive loading or repeated impacts, and to reliably store this information with an arbitrary location of the object in space after the accident.
Технический результат, полученный при осуществлении изобретения, заключается в повышении чувствительности датчика при ударных нагружениях с длительностью t≥1 мс и уменьшении габаритов датчика. The technical result obtained by the implementation of the invention is to increase the sensitivity of the sensor under shock loads with a duration of t≥1 ms and reduce the size of the sensor.
Это достигается тем, что в датчике предельных ускорений, содержащем корпус, в котором размещено подпружиненное инерционное тело с режущим элементом, установленным с возможностью разъединения электрических проводников, выполненных в виде проволок и размещенных в параллельных плоскостях, перпендикулярных продольной оси датчика, новым является то, что режущий элемент установлен перпендикулярно продольной оси датчика, при этом длина l, диаметр d инерционного тела и зазор Δ между корпусом и инерционным телом связаны соотношениями:
l≥0,67•d;
Δ=(0,005÷0,017)•d. (1)
Указанное выполнение датчика позволяет повысить его чувствительность, так как инерционный чувствительный элемент с ножом имеет меньшую в ~3 раза массу, по сравнению с прототипом, что позволяет датчику реагировать на ударные воздействия более короткой длительности. При перемещении под действием инерционных сил нож инерционного тела последовательно срезает расположенные на определенном расстоянии друг от друга проволоки и, тем самым, последовательно размыкаются электрические контакты. Меняя параметры чувствительного элемента датчика (массу инерционного тела, характеристики пружин) и расстояние между срезаемыми проволоками, можно добиться различных усилий сжатия чувствительного элемента, при которых происходит размыкание контактов датчика. Размыкание каждого контакта соответствует измерению и запоминанию предельных значений ускорения.This is achieved by the fact that in the limit acceleration sensor containing a housing in which a spring-loaded inertial body is placed with a cutting element mounted to disconnect electrical conductors made in the form of wires and placed in parallel planes perpendicular to the longitudinal axis of the sensor, it is new that the cutting element is installed perpendicular to the longitudinal axis of the sensor, while the length l, the diameter d of the inertial body and the gap Δ between the body and the inertial body are related by the relations:
l≥0.67 • d;
Δ = (0.005 ÷ 0.017) • d. (1)
The specified implementation of the sensor allows to increase its sensitivity, since the inertial sensitive element with a knife has a mass of ~ 3 times less than the prototype, which allows the sensor to respond to impacts of shorter duration. When moving under the influence of inertial forces, the knife of the inertial body sequentially cuts the wires located at a certain distance from each other and, thereby, the electrical contacts are sequentially opened. By changing the parameters of the sensor element of the sensor (mass of the inertial body, the characteristics of the springs) and the distance between the wires being cut off, various compression forces of the sensor can be achieved at which the sensor contacts open. The opening of each contact corresponds to the measurement and storage of the acceleration limit values.
Непосредственная установка ножа в инерционном теле позволяет существенно сократить габариты и массу датчика. Direct installation of the knife in an inertial body can significantly reduce the size and weight of the sensor.
Выполнение датчика с учетом соотношения (1) позволяет обеспечить его работоспособность при различных углах ударного воздействия относительно оси чувствительности датчика. При l<0,67•d и Δ>0,017•d происходит перекос инерционного тела относительно продольной оси датчика. При Δ<0,017•d увеличивается трение при перемещении инерционного тела относительно корпуса, что приводит к увеличению погрешности измерения. The implementation of the sensor, taking into account relation (1), allows its operability at various angles of impact with respect to the sensitivity axis of the sensor. For l <0.67 • d and Δ> 0.017 • d, the inertial body is skewed relative to the longitudinal axis of the sensor. When Δ <0.017 • d, friction increases when the inertial body moves relative to the body, which leads to an increase in the measurement error.
Релейное размыкание электрической цепи датчика достигается тем, что, во-первых, трехгранный нож в процессе срезания проволоки раздвигает ее срезанные концы, во-вторых, натянутая проволока между клеммами, диаметром в несколько десяток микрон, после срезания скручивается и отходит из зоны среза. Нож инерционного тела при движении скользит по пазу диэлектрического корпуса контактной группы, где размещены срезаемые проволоки и электрически изолирован от корпуса датчика. Выполнение части корпуса датчика в зоне расположения проволок прозрачной позволяет зрительно определить по размыканию контактов датчика значение ускорения, которое зарегистрировал и запомнил датчик. Relay opening of the sensor electric circuit is achieved by the fact that, firstly, the trihedral knife in the process of cutting the wire pushes its cut ends, and secondly, the stretched wire between the terminals, several tens of microns in diameter, twists and leaves the cut zone after cutting. The knife of the inertial body slides along the groove of the dielectric body of the contact group when moving, where the cut wires are located and is electrically isolated from the sensor body. The implementation of the part of the sensor housing in the transparent wire location zone allows you to visually determine the acceleration value that the sensor registered and remembered by opening the sensor contacts.
На фиг.1 изображен продольный разрез заявляемого датчика. Figure 1 shows a longitudinal section of the inventive sensor.
На фиг.2 изображен вид сверху на датчик. Figure 2 shows a top view of the sensor.
На приведенных чертежах изображен датчик предельных ускорений, предназначенный для регистрации трех дискретных предельных значений ускорения. Датчик предельных ускорений содержит корпус 1 с продольным пазом, в котором размещены инерционное тело 2 с изолированным с помощью стакана 3 режущим элементом, выполненный в виде трехгранного ножа 4, две пружины 5, 6 крышку 7 с отверстием в центре, съемную контактную группу 8 с пазом в центре для обеспечения перемещения ножа 4, упор 9, регулировочную гайку 10. The drawings show a limit acceleration sensor for recording three discrete acceleration limit values. The acceleration limit sensor comprises a housing 1 with a longitudinal groove, in which an
Контактная группа 8 содержит четыре контакта 11, 12, 13, 14, три электрических проводника в виде проволок 15, 16, 17, размещенных в пазах диэлектрического корпуса контактной группы 8 и прозрачной крышки 18. При этом проволоки размещены в параллельных плоскостях, перпендикулярных продольной оси датчика. Контакты 11-14, 12-14, 13-14 соединены соответственно проволоками 15, 16, 17 путем лазерной сварки или пайки. В корпусе контактной группы 8 размещается не менее трех групп контактов. Contact group 8 contains four
Нож 4 установлен на инерционном теле 2 перпендикулярно продольной оси датчика с возможностью перерезания проволок 15, 16, 17. При этом режущая кромка трехгранного ножа 4 расположена перпендикулярно проволокам 15, 16, 17. Длина l, диаметр d инерционного тела 2 и зазор Δ между корпусом 1 и инерционным телом 2 связаны соотношениями:
l≥0,67•d; Δ=(0,005÷0,017)•d
При фиксированных расстояниях между проволоками параметры пружин 5, 6 выбираются расчетным путем, исходя из того, какие значения ускорений необходимо зарегистрировать. Предварительно усилие перемещения инерционного тела 2 с ножом 4 определяется с помощью технологического штока, который проходит через отверстие на крышке 7. Усилие или ускорение, при котором нож 4 инерционного тела 2 срезает первую проволоку 15, устанавливается с помощью регулировочной гайки 10 при квазистатической настройке датчика на центробежной установке. Сечение проволок 15, 16, 17 выбирается исходя из того, что усилие среза ножом должно составлять менее трех процентов от действующих инерционных сил.The
l≥0.67 • d; Δ = (0.005 ÷ 0.017) • d
At fixed distances between the wires, the parameters of the springs 5, 6 are selected by calculation, based on what acceleration values need to be registered. Preliminarily, the force of movement of the
Экспериментальные значения ускорений, при которых происходит срезание проволок 15, 16, 17 ножом 4 инерционного тела 2, сопоставляются с расчетными данными. Если их разница не превышает 10%, то в контактной группе заменяют перерезанные проволоки или заменяют контактную группу с проволоками на новую. После этого датчик используется по назначению. The experimental values of the accelerations at which the
Датчик предельных ускорений работает следующим образом. The acceleration limit sensor operates as follows.
Под действием ускорения инерционное тело 2, сжимая пружины 5, 6, перемещается вправо. Если значения ускорения достаточно, то нож 4, перемещаясь совместно с инерционным телом 2, последовательно срезает, например, первую и вторую проволоки 15 и 16, в результате происходит последовательное релейное размыкание двух независимых электрических цепей датчика. Перерезание каждой проволоки соответствует определенному значению ускорения. После прекращения ударного воздействия на датчик инерционное тело 2 с ножом 4 под действием пружин 5, 6 возвращается в исходное состояние. Under the action of acceleration, the
Если ударное воздействие на объект, в котором установлен датчик, повторяется и значение ускорения больше, чем в первом случае, то датчик регистрирует значение ускорения тогда, когда параметры ударных воздействий будут равны или больше максимального значения настройки третьего контакта датчика. If the shock effect on the object in which the sensor is installed is repeated and the acceleration value is greater than in the first case, then the sensor registers the acceleration value when the shock parameters are equal to or greater than the maximum setting value of the third sensor contact.
Датчик имеет диаграмму срабатывания с телесным углом, равным ~70o, что обеспечивается за счет наличия зазора между инерционным телом 2 и корпусом 1, а также определенного соотношения между длиной l и диаметром d инерционного тела. Для получения всенаправленной, сферической диаграммы срабатывания регистратора, необходимо в регистраторе использовать шесть датчиков, расположенных по одному датчику по осям декартовых координат.The sensor has a response diagram with a solid angle of ~ 70 o , which is ensured by the presence of a gap between the
Если датчик используется:
- в автономном режиме, когда отсутствует электрическое напряжение на выводах, то в процессе ударного воздействия последовательно размыкаются несколько контактов, что свидетельствует о регистрации нескольких значений ускорения. По визуальному наблюдению состояния контактов оценивается величина максимального ускорения, действующего на исследуемый объект;
- в измерительной системе, то при последовательном срезании проволок датчика, в измерительной системе регистрируется ступенчатое изменение напряжения. По количеству ступенек напряжения определяется последовательное значение ускорений, действовавших на исследуемый объект.If the sensor is used:
- in stand-alone mode, when there is no electric voltage at the terminals, then during the shock process several contacts are opened sequentially, which indicates the registration of several values of acceleration. By visual observation of the state of contacts, the maximum acceleration acting on the object under study is estimated;
- in the measuring system, when sequentially cutting the sensor wires, a stepwise voltage change is recorded in the measuring system. The number of voltage steps determines the sequential value of the accelerations acting on the studied object.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Датчик максимальных ускорений. Авторское свидетельство СССР 528509, кл. G 01 Р 15/04, опубл. в БИ 34, 1976 г.SOURCES OF INFORMATION
1. The maximum acceleration sensor. USSR copyright certificate 528509, cl. G 01
2. Датчик предельных ускорений. Патент РФ 2077816, МКИ G 01 P 15/04, опубл. в БИ 11, 1997 г. 2. Sensor of maximum accelerations. RF patent 2077816, MKI G 01
Claims (4)
l≥0,67 d;
Δ= (0,005÷0,017)d.1. The maximum acceleration sensor, comprising a housing in which a spring-loaded inertial body is placed with a cutting element mounted to disconnect electrical conductors made in the form of wires placed in the dielectric housing of the contact group in parallel planes perpendicular to the longitudinal axis of the sensor, characterized in that the cutting element is mounted directly on the inertial body perpendicular to the longitudinal axis of the sensor, grooves are made in the sensor housing and the contact group housing bespechenii of the cutting element, wherein the length l, the diameter d of the inertial body, and a gap Δ between the sensor body and the inertial body are related by
l≥0.67 d;
Δ = (0.005 ÷ 0.017) d.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001126073A RU2216026C2 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Transmitter of ultimate accelerations |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001126073A RU2216026C2 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Transmitter of ultimate accelerations |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001126073A RU2001126073A (en) | 2003-07-27 |
RU2216026C2 true RU2216026C2 (en) | 2003-11-10 |
Family
ID=32026887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001126073A RU2216026C2 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Transmitter of ultimate accelerations |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2216026C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451940C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Acceleration limit sensor |
-
2001
- 2001-09-24 RU RU2001126073A patent/RU2216026C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451940C1 (en) * | 2010-12-27 | 2012-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Acceleration limit sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6829937B2 (en) | Monolithic silicon acceleration sensor | |
JP2000065855A (en) | Semiconductor acceleration switch and manufacture thereof | |
WO2002099441A1 (en) | Micromachined shock sensor | |
US3764820A (en) | Digital accelerometer | |
US2311637A (en) | Accelerometer | |
EP0894238B1 (en) | Tactile sensor and method for determining a shear force and slip with such a tactile sensor | |
US3060333A (en) | High capacity accelerometer | |
US20060048575A1 (en) | Drop shock measurement system and acceleration sensor element used in the same | |
US4201898A (en) | Inertia switches | |
RU2216026C2 (en) | Transmitter of ultimate accelerations | |
DK169653B1 (en) | Shear type piezoelectric accelerometer | |
US4686335A (en) | Shock sensor switch | |
US3509298A (en) | Disturbance switch | |
CA1105780A (en) | Vibration detector device | |
US20050284240A1 (en) | Drop shock measurement system and acceleration sensor element used in the same | |
US3987320A (en) | Multiaxis piezoelectric sensor | |
EP0447560A1 (en) | Impact sensor | |
US3788149A (en) | Low cost resistance gauge accelerometer | |
US4990897A (en) | Method and apparatus for detecting and recognizing impacts by measuring impedance variation | |
US4032733A (en) | Omnidirectional inertia switch | |
RU2700037C1 (en) | Device for measuring acceleration and method of making such device for measuring acceleration | |
US3474526A (en) | Transducer | |
KR20020091919A (en) | An impact sensing apparatus | |
RU2335850C1 (en) | Method of isolating channels of contact electrical communication and device of contact electrical communication to this effect | |
US5332875A (en) | Shock sensor switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090925 |