RU2253872C1 - Liquid accelerometer - Google Patents

Liquid accelerometer Download PDF

Info

Publication number
RU2253872C1
RU2253872C1 RU2003137636/28A RU2003137636A RU2253872C1 RU 2253872 C1 RU2253872 C1 RU 2253872C1 RU 2003137636/28 A RU2003137636/28 A RU 2003137636/28A RU 2003137636 A RU2003137636 A RU 2003137636A RU 2253872 C1 RU2253872 C1 RU 2253872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
accelerometer
frequency converter
fiber
frequency
Prior art date
Application number
RU2003137636/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Н. Власов (RU)
Ю.Н. Власов
В.К. Маслов (RU)
В.К. Маслов
С.Г. Цыганков (RU)
С.Г. Цыганков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри")
Priority to RU2003137636/28A priority Critical patent/RU2253872C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2253872C1 publication Critical patent/RU2253872C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: device can be used for measuring accelerations of objects. Liquid accelerometer has channel filled with working fluid. Two hydrostatic pressure frequency converter detectors are disposed at ends of accelerometer. Frequency converter is made in form of fiber interferometer, which has coherent light source matched optically with two fiber coils and photoreceiver connected with frequency meter through amplifier. To determining sign of acceleration the special electronic circuit is introduced into accelerometer additionally.
EFFECT: optical output signal at output of accelerometer.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорений.The invention relates to measuring technique and can be used to measure acceleration.

Известен жидкостной акселерометр аналогичного назначения [1], содержащий установленный в корпусе цилиндр с электролитом, в котором размещен проводящий поплавок, привод вращения цилиндра и электролитический преобразователь линейного перемещения поплавка.A known liquid accelerometer for a similar purpose [1], comprising a cylinder with an electrolyte installed in the housing, in which a conductive float, a cylinder rotation drive and an electrolytic converter for linear movement of the float are located.

Наиболее близким к предлагаемому является жидкостной акселерометр [2], содержащий заполненный рабочей жидкостью канал и частотный преобразователь гидростатических давлений, два датчика которого расположены на концах этого канала, причем выход частотного преобразователя подключен через усилитель к частотомеру.Closest to the proposed one is a liquid accelerometer [2], containing a channel filled with a working fluid and a frequency converter of hydrostatic pressure, two sensors of which are located at the ends of this channel, and the output of the frequency converter is connected through an amplifier to a frequency meter.

Данный жидкостной акселерометр [2] принят за прототип.This liquid accelerometer [2] is adopted as a prototype.

В прототипе частотный преобразователь гидростатических давлений включает в себя два независимых друг от друга частотных датчика, выходы которых подключены к вычислителю, в состав которого входят последовательно соединенные усилитель и частотомер.In the prototype, the frequency Converter hydrostatic pressure includes two independent from each other frequency sensors, the outputs of which are connected to the computer, which includes a series-connected amplifier and frequency meter.

Недостатком известных жидкостных акселерометров [1, 2] является отсутствие на их выходе оптического выходного сигнала.A disadvantage of the known liquid accelerometers [1, 2] is the lack of an optical output signal at their output.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является получение на выходе акселерометра оптического выходного сигнала, что позволяет осуществить применение в качестве телекоммуникационной системы для дальнейшей передачи сигнала оптических линий связи.The technical result obtained from the implementation of the invention is to obtain an optical output signal at the accelerometer output, which makes it possible to use optical communication lines as a telecommunication system for further transmission.

Поставленный технический результат получают за счет того, что известный жидкостной акселерометр, содержащий заполненный рабочей жидкостью канал и частотный преобразователь гидростатических давлений, два датчика которого расположены на концах этого канала, причем выход частотного преобразователя подключен через усилитель к частотомеру, дополнительно содержит источник пилообразного напряжения, программный задатчик командных сигналов и электронный ключ, а частотный преобразователь гидростатических давлений выполнен в виде источника когерентного света, двух идентичных волоконных катушек и фотоприемника, оптически связанных в волоконно-оптический интерферометр, выходом которого является выход фотоприемника, при этом одна из волоконных катушек намотана с натягом на боковую поверхность пьезоцилиндра, электроды которого подключены к источнику пилообразного напряжения, управляемый вход которого соединен с выходом программного задатчика командных сигналов, а усилитель подключен к частотомеру через электронный ключ, управляемый вход которого соединен с выходом программного задатчика командных сигналов.The stated technical result is obtained due to the fact that the known liquid accelerometer containing a channel filled with a working fluid and a frequency converter of hydrostatic pressure, two sensors of which are located at the ends of this channel, the output of the frequency converter connected through an amplifier to a frequency meter, additionally contains a sawtooth voltage source, software a command signal generator and an electronic key, and a frequency converter of hydrostatic pressure is made in the form of a source and of coherent light, two identical fiber coils and a photodetector, optically coupled to a fiber optic interferometer, the output of which is the output of a photodetector, while one of the fiber coils is wound tightly on the side surface of the piezocylinder, the electrodes of which are connected to a sawtooth voltage source, the controlled input of which connected to the output of the command signal setter, and the amplifier is connected to the frequency meter through an electronic key, the controlled input of which is connected to the output of grammnogo setpoint command signal.

В частном случае вторая волоконная катушка интерферометра также может быть намотана на боковую поверхность дополнительного аналогичного пьезоцилиндра.In the particular case, the second fiber coil of the interferometer can also be wound on the side surface of an additional similar piezocylinder.

Жидкостной акселерометр может также дополнительно содержать поршень, выполненный из материала, плотность которого превышает плотность рабочей жидкости, размещенный в середине канала.The liquid accelerometer may also further comprise a piston made of a material whose density exceeds the density of the working fluid located in the middle of the channel.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг.1 представлена конструктивная схема акселерометра; на фиг.2 - оптико-электронная схема прибора; на фиг.3 - частотно-временные диаграммы для пояснения работы акселерометра.The invention is illustrated in the drawing. Figure 1 presents a structural diagram of an accelerometer; figure 2 - optoelectronic circuit of the device; figure 3 - frequency-time diagrams for explaining the operation of the accelerometer.

Жидкостной акселерометр содержит заполненный рабочей жидкостью канал 1 (фиг.1) и частотный преобразователь гидростатических давлений, выполненный в виде источника когерентного света 2 (фиг.2), двух идентичных волоконных катушек 3, 4 и фотоприемника 5, оптически согласованных в волоконно-оптический интерферометр, выходом которого является выход фотоприемника 5.The liquid accelerometer contains a channel 1 filled with a working fluid (Fig. 1) and a hydrostatic pressure frequency converter, made in the form of a coherent light source 2 (Fig. 2), two identical fiber coils 3, 4, and a photodetector 5, which are optically matched to a fiber-optic interferometer the output of which is the output of the photodetector 5.

Волоконная катушка 3 намотана с натягом на боковую поверхность пьезоцилиндра 6, электроды которого подключены к источнику 7 пилообразного напряжения.The fiber coil 3 is wound with an interference fit on the side surface of the piezocylinder 6, the electrodes of which are connected to a sawtooth voltage source 7.

Волоконная катушка 4 может быть намотана на аналогичный пьезоцилиндр 8, электроды которого не подключены к источнику напряжения. То есть пьезоцилиндр 8 по существу используется как подложка для волоконной катушки 4. Обе катушки 3, 4 расположены на концах канала 1 с рабочей жидкостью.Fiber coil 4 can be wound on a similar piezoelectric cylinder 8, the electrodes of which are not connected to a voltage source. That is, the piezocylinder 8 is essentially used as a substrate for the fiber coil 4. Both coils 3, 4 are located at the ends of the channel 1 with the working fluid.

Выход фотоприемника 5 через усилитель 9 фототока и электронный ключ 10 подключен к частотомеру 11.The output of the photodetector 5 through the amplifier 9 of the photocurrent and the electronic key 10 is connected to the frequency counter 11.

Электронный ключ 10 и источник 7 пилообразного напряжения подключены своими управляемыми входами к программному задатчику 12 командных сигналов.The electronic key 10 and the sawtooth voltage source 7 are connected by their controlled inputs to the program controller 12 command signals.

Акселерометр также может содержать поршень 13, выполненный из материала, плотность которого превышает плотность рабочей жидкости. Поршень 13 располагается в середине канала 1 с рабочей жидкостью.The accelerometer may also include a piston 13 made of a material whose density exceeds the density of the working fluid. The piston 13 is located in the middle of the channel 1 with the working fluid.

На фиг.1 источник 7 пилообразного напряжения показан подключенным к двум электродам пьезоцилиндра 6, а на фиг.2 - к одному, причем для ясности оптической схемы пьезоцилиндр на фиг.2 вынесен за пределы волоконной катушки 3.In Fig. 1, a sawtooth voltage source 7 is shown connected to two electrodes of the piezoelectric cylinder 6, and in Fig. 2 to one, and for clarity of the optical design, the piezoelectric cylinder in Fig. 2 is moved outside the fiber spool 3.

Жидкостной акселерометр работает следующим образом.Liquid accelerometer works as follows.

При наличии в составе акселерометра поршня 13 последний играет роль инерционной массы. При отсутствии поршня 13 роль инерционной массы выполняет сама рабочая жидкость в канале 1.If there is a piston 13 in the accelerometer, the latter plays the role of an inertial mass. In the absence of a piston 13, the role of the inertial mass is played by the working fluid in the channel 1.

Воздействие ускорения W на поршень 13 (или рабочую жидкость) приводит к их смещению вправо или влево в зависимости от направления воздействия. При этом гидростатическое давление около одной из катушек, например 3, увеличивается, а около другой (4) - уменьшается.The impact of the acceleration W on the piston 13 (or the working fluid) leads to their displacement to the right or left, depending on the direction of action. In this case, the hydrostatic pressure near one of the coils, for example 3, increases, and about the other (4) it decreases.

Это приводит к появлению на выходе интерферометра дополнительной разности фаз и измерению доплеровской частоты на выходе фотоприемника 5. После усиления в усилителе 9 частота интерференционных пиков регистрируется частотомером 11, который выдает сигнал, пропорциональный амплитуде воздействующего на инерционную массу ускорения.This leads to the appearance of an additional phase difference at the output of the interferometer and the measurement of the Doppler frequency at the output of the photodetector 5. After amplification in the amplifier 9, the frequency of interference peaks is recorded by a frequency meter 11, which gives a signal proportional to the amplitude of the acceleration acting on the inertial mass.

Для определения знака (направления) воздействующего ускорения в акселерометры предусмотрены блоки 7, 10, 12, а также пьезоцилиндр 6.To determine the sign (direction) of the acting acceleration, accelerometers are provided with blocks 7, 10, 12, as well as a piezocylinder 6.

На пьезоцилиндр 6 от источника 7 пилообразного напряжения подается сигнал, период которого (t1+t2) (фиг.3) задается задатчиком 12 командных сигналов (фиг.3а).A signal is supplied to the piezoelectric cylinder 6 from a sawtooth voltage source 7, the period of which (t 1 + t 2 ) (Fig. 3) is set by the command signal setter 12 (Fig. 3a).

Пилообразное напряжение (фиг.3б) задает на выходе интерферометра постоянный сдвиг частоты f0 (фиг.3в), относительно которого определяется дополнительный сдвиг частоты f1 или f2, вызванный измеряемым ускорением W.The sawtooth voltage (Fig.3b) sets the constant frequency shift f 0 (Fig.3c) at the interferometer output, relative to which an additional frequency shift f 1 or f 2 is determined, caused by the measured acceleration W.

Это позволяет определить направление ускорения по знаку измеряемых частот f1, f2 относительно частоты f0. (Если частота увеличилась, то ускорение направлено вправо, если уменьшилась - влево.)This allows you to determine the direction of acceleration by the sign of the measured frequencies f 1 , f 2 relative to the frequency f 0 . (If the frequency increased, then the acceleration is directed to the right, if it decreased, to the left.)

В связи с тем что идеальное пилообразное напряжение получить трудно, задатчик 12 командных сигналов на время t2 переходного процесса закрывает электронный ключ 10, и частотомер 11 накапливает измерительную информацию только в периоды времени t1.Due to the fact that it is difficult to obtain an ideal sawtooth voltage, the command signal generator 12 closes the electronic switch 10 at the time t 2 of the transition process, and the frequency meter 11 only accumulates measurement information at time periods t 1 .

Таким образом, с помощью данного жидкостного акселерометра на выходе прибора получают оптический сигнал, который можно направлять по волоконной линии связи длиной несколько километров (на чертеже не показана) к месту приема фотоприемником 5 (фиг.2).Thus, with the help of this liquid accelerometer, an optical signal is obtained at the output of the device, which can be sent along a fiber communication line several kilometers long (not shown in the drawing) to the photodetector 5 receiving location (Fig. 2).

Этим достигается поставленный технический результат.This achieves the set technical result.

Источники информацииSources of information

1. Авторское свидетельство СССР №1211651, кл. G 01 P 15/08, 1986.1. USSR author's certificate No. 1211651, cl. G 01 P 15/08, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР №732750, кл. G 01 P 15/08, 1980 - прототип.2. Copyright certificate of the USSR No. 732750, cl. G 01 P 15/08, 1980 - prototype.

Claims (3)

1. Жидкостной акселерометр, содержащий заполненный рабочей жидкостью канал и частотный преобразователь гидростатических давлений, два датчика которого расположены на концах этого канала, причем выход частотного преобразователя подключен через усилитель к частотомеру, отличающийся тем, что дополнительно содержит источник пилообразного напряжения, программируемый задатчик командных сигналов и электронный ключ, а частотный преобразователь гидростатических давлений выполнен в виде источника когерентного света, двух идентичных волоконных катушек и фотоприемника, оптически согласованных в волоконно-оптический интерферометр, выходом которого является выход фотоприемника, при этом одна из волоконных катушек намотана с натягом на боковую поверхность пьезоцилиндра, электроды которого подключены к источнику пилообразного напряжения, управляемый вход которого соединен с выходом программного задатчика командных сигналов, а усилитель подключен к частотомеру через электронный ключ, управляемый вход которого соединен с выходом программного задатчика командных сигналов.1. A liquid accelerometer containing a channel filled with a working fluid and a frequency converter of hydrostatic pressure, two sensors of which are located at the ends of this channel, the output of the frequency converter being connected through an amplifier to a frequency meter, characterized in that it further comprises a sawtooth voltage source, a programmable command signal generator and an electronic key, and the frequency converter of hydrostatic pressure is made in the form of a coherent light source, two identical coils and a photodetector, optically matched to a fiber-optic interferometer, the output of which is the output of a photodetector, while one of the fiber coils is wound with an interference fit on the side surface of the piezoelectric cylinder, the electrodes of which are connected to a sawtooth voltage source, the controlled input of which is connected to the output of the command commander signals, and the amplifier is connected to the frequency meter via an electronic key, the controlled input of which is connected to the output of the command signal setter. 2. Жидкостной акселерометр по п.1, отличающийся тем, что вторая волоконная катушка интерферометра также намотана на боковую поверхность дополнительного аналогичного пьезоцилиндра.2. The liquid accelerometer according to claim 1, characterized in that the second fiber coil of the interferometer is also wound on the side surface of an additional similar piezocylinder. 3. Жидкостной акселерометр по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит поршень, выполненный из материала, плотность которого превышает плотность рабочей жидкости, размещенный в середине канала.3. The liquid accelerometer according to claim 1, characterized in that it further comprises a piston made of a material whose density exceeds the density of the working fluid located in the middle of the channel.
RU2003137636/28A 2003-12-29 2003-12-29 Liquid accelerometer RU2253872C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003137636/28A RU2253872C1 (en) 2003-12-29 2003-12-29 Liquid accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003137636/28A RU2253872C1 (en) 2003-12-29 2003-12-29 Liquid accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2253872C1 true RU2253872C1 (en) 2005-06-10

Family

ID=35834614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003137636/28A RU2253872C1 (en) 2003-12-29 2003-12-29 Liquid accelerometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2253872C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4800267A (en) Optical fiber microbend horizontal accelerometer
Lopez-Hignera et al. Simple low-frequency optical fiber accelerometer with large rotating machine monitoring applications
EP1617183B1 (en) (fiber) optic sensor with proper modulation
US4862424A (en) Interferometric means and method for accurate determination of fiberoptic well logging cable length
Guo et al. Highly sensitive FBG seismometer with a 3D-printed hexagonal configuration
CN106680535B (en) The differential-type optical accelerometer of laser beat frequency is realized based on Fiber Bragg Grating Reflective Spectrum Characteristics
CN103697954B (en) A kind of microcavity interference flow velocity pressure reduction sensitive structure and microcavity interference flow velocity of optical flow transducer
GB2146123A (en) Apparatus for monitoring displacement
CN104713575A (en) Method for testing frequency characteristic of closed loop fiber optic gyroscope
CN202974421U (en) Composite chamber fiber grating laser hydrophone
Rodriguez-Cobo et al. Speckle characterization in multimode fibers for sensing applications
CN111308125B (en) Acceleration detection method based on optical fiber Sagnac interferometer and acceleration meter
CN103076082A (en) Single mode-multimode-single mode fiber intermode interference-based vibration and stress sensing device
CN104457961A (en) Optical fiber sensing device measuring vibration waveform and vibration position simultaneously and sensing method thereof
RU2253872C1 (en) Liquid accelerometer
FR2431131A1 (en) FIBER OPTIC INTERFEROMETRIC GYROMETER
US6018386A (en) Oscillatory, optically coupled measurement system
Wu et al. A novel optical accelerometer based on slant-ended fiber
Davis et al. Fiber-optic seismometer
CN102721828A (en) Self-temperature compensating optical fiber acceleration sensor with sliding reflecting mirror
Culshaw Fibre optic sensor: integration with micromachined devices
CN206192372U (en) Phase generation carrier demodulation device based on lithium niobate phase modulator
WO2003042708A3 (en) Optic fiber current sensor, comprising several sensing heads
SU1261454A1 (en) Device for measuring acceleration
KR20050050063A (en) Fiber-optic laser interferomtry using zero-crossing detection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051230