SU1093981A1 - Акселерометр - Google Patents

Abstract

АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, инерционную массу, св занную упругими элементами с корпусом, тензорезистивные измерительные преобразователи , закрепленные на упругих элементах и включенные в мостовую схему, демпфер в виде металлических частиц, заполн ющих внутреннюю полость инерционной массы, и регистрирующий прибор, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерений в услови х вибрационных и ударных воздействий, он снабжен источником магнитного пол , выполненным в виде катушки, охватывающей инерционную массу, и источником- переменного тока, а металлические частицы выполнены в виде намагниченных шариков из магнитотвердого материала. (Л

Description

6 1 /2 2 /«

Л /л.,л ж 1 Изобретение относитс  к измерению параметров движени , в частности к акселерометрам с элементом демпфировани  колебаний массы чувствительногб ,элемента и тензометрическим преобразователем. Известны акселерометры, содержащие измерительный преобразователь и. поглотитель свободных колебаний массы чувствительного элемента 1J. Акселерометры имеют относительно низкую динамическую точность из-за узкого частотного диапазона демпфировани  свобсдных колебаний. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  акселерометр , содержащий корпус, инерционную массу, св занную упругими элементами с корпусом, тензорезистивнне измерительные преобразователи, наклеенные на упругие элементы и включенные в мостовую схему, демпфер и регистрирующий прибор. При этом инерционна  масса выполнена с внутренней полостью , котора  заполнена металлическими частицами в виде шариков, вы полн ющих роль демпфера L 2 i Недостатком известнЬго устройства  вл етс  относительно низка  точност измерений в услови х вибрационных и ударных воздействий. Это обусловлено тем, что при низких частотах измер емых ускорений эффект демпфиро вани  отсутствует (металлические час тицы практически не перемещаютс  относительно стенок инерционной массы ) «J свободные колебани  инерционно массы вызывают искажение полезного сигнала, привод щее к существенному снижению точности измерений. Цель изобретени  - повьшение точности измерений в услови х вибрационных и ударных воздействий. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее корпус, инерционную массу, св занную упругим элементами с корпусом, тензорезистив ные измерительные преобразователи, закрепленные на упругих элементах и включенные в мостовую схему, демпфер в виде металлических частиц, заполн ющих внутреннк о полость инерционной массы, и регистрирующий прибор, снабжено источникЬм магнитного пол  выполненным в виде катушки, охватывающей инерционную массу, и источником переменного тока, а металличес кие частицы вьтолнены в виде намаг1 ничейных шариков из магнитотвердого материала. На фиг. 1 представлена конструктивна  схема предлагаемого акселерометра j на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - схема включени  тензорезистивных измерительных преобразователей . Устройство дл  измерени  ускорений содержит корпус 1 с боковыми стенками 2 и 3, жестко соединенными между собой пластинами 4 и 5. Внутри корпуса 1 на четырех упругих элементах 6, 7 и 8, 9 подвешена инерционна  масса 10, выполненна  с внутренней полостью 11 и изготовленна  из немагнитных материалов, например беррилиевой бронзы (из которой изготовлены также и упругие элементы 6, 7 и 8, 9). Тензорезистивные измерительные преобразователи 12, 13 и 14, 15 наклеены на упругие элементы 6, 7 и 8, 9 и включены в мостовую схему (фиг. 3), выход которой соединен с регистрирующим прибором 1 б. Дл  повьпиени  чувствительности может быть использовано восемь тензорезистивных преобразователей, наклеенных на разные стороны упругих элементов. Металлические частицы 17 изготовлены из магнитотвердого материала, например гексаферрита бари , выполнены в виде намагниченных шариков и помещены во внутреннюю полость 11 инерционной массы 10. В корпусе 1 размещена также катушка 18, охватывающа  инерционную массу 10 и подключенна  к источнику 19 переменного тока. На боковых стенках 2 и 3 закреплены упоры 20 и 21, ограничивающие перемещение инерционной массы 10 в случае воздействи  больших ускорений, во много раз превьш1ающих верхний предел измерени . Ось чувствительности устройства совпадает с направлением, отмеченным стрелкой 22. Размеры магнитных частиц 17, напр женность и частота изменени  магнитного пол , количество частиц, заполн ющих внутреннюю полость 11 инерционной массы 10, выбираютс  исход  из собственной частоты колебаний инерционной массы, частоты и амплитуды вибрационных и ударных воздействий, а также обеспечени , требуемого коэффициента демпфировани . Соотношение между намагничениостью ферромагнитных шариков и величиной переменного магнитного пол , созда310 ваемого электрической катушкой, выбираетс  таким образом, чтобы обеспечить необходимую кинетическую энергию хаотического движени  шариков и тем самым заданный коэффициент демпфировани . Так, например, если шарики изготовлены из Гексаферрита бари , то они имеют остаточную намагниченность около 1000 Э. В этом Случае дл  придани  шарикам хаотического движени  минимальна  напр женность переменного магнитного пол  катушки должна быть пор дка 500 Э, Таким образом, в предложенном устройстве , измен   величину напр женности магнитного пол  посредством изменени  тока в катушке, можно измен ть коэффициент демпфировани  свободных колебаний инерционной массы, при этом частота переменного магнитного пол  должна отличатьс  от частоты собственных колебаний инерционной массы шарики должны быть изготовлены из материала с большой остаточной намагниченностью , которую имеют магнитотвердые материалы, и иметь высокую износостойкость (гексаферрит бари ). Коэффициент заполнени  шариками полости 11 выбираетс  исход  из того, чтобы все шарики имели относительную свободу перемещени . Это условие выполн етс  при коэффициент заполнени  меньшем 0,8. Предложенное устройство работает следукмдим образом. При отсутствии ускорени  инерционна  ма:сса 10 находитс  в состо нии равновеси . .Упругие элементы 6, 7 и 8, 9 недеформированы, соответственно недеформированы и тензорезистивные измерительные преобразователи 12, .13 и 14, 15, и поэтому на выходе мосто; вой схемы сигнал рассогласовани  равен нулю. При наличии ускорени  1 в направлении оси чувствительности инерционна  масса 10 смещаетс  относительно корпуса 1/ Упругие элементы в, 7 и 8, 9 деформируютс  и вызывают деформацию тензорезистивных измерительных преобразователей 12, 13 и 14, 15. На выходе мостовой .схемы (фиг. 3) по вл етс  сигнал, пропорциональный величине измер емого ускорени , который регистрируетс  прибором 16. Высока  точность измерени  в широком диапазоне частот измер емых ускорений обеспечиваетс  благодар  демпфированию сврбодных колебаний , особенно в услови х воздействи  вибрационных и ударных возмущений. Демпфирование свободных колебаний происходит следующим образом. При включении источника 19 переменного тока катушка 18 создает вокруг инерционной массы 10 переменное магнитное поле, с которым начинают взаимодействовать намагниченные частицы 17. При взаимодействии частицы перемещаютс  относительно инерционной массы и удар ютс  о стенки внутренней полости 11. Вследствие ударов происходит рассе ние энергии, привод щее к демпфированию колебаний. Путем изменени  напр женности магнитного пол  получают требуемьй коэффициент демпфировани . При этом демпфирующее действие намагниченных частиц 17 практически не зависит.от частоты и амплитуды вибрационных и ударных воздействий. Предложенное устройство в сравнении с известными позвол ет осуществл ть более эффективное демпфирование свободных колебаний в широком диапазоне как частот измер емых ускорений, так и частот вибрационных и ударных Воздействий, что в конечном итоге ;обеспечивает повьш1ение точности измерени . Л-А

V 2

//////////////7 ---.

--/

L18

Ц4

////////9 /Х//7/

V

d

Фиг. 2

Claims (1)

1. АКСЕЛЕРОМЕТР, содержащий корпус, инерционную массу, связанную упругими элементами с корпусом, тензорезистивные измерительные преобразователи, закрепленные на упругих элементах и включенные в мостовую схему, демпфер в виде металлических частиц, заполняющих внутреннюю полость инерционной массы, и регистрирующий прибор, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях вибрационных и ударных воздействий, он снабжен источником магнитного поля, выполненным в виде катушки, охватывающей инерционную массу, и источником· переменного тока, а металлические частицы выполнены в виде намагниченных шариков из маг- § нитотвердого материала.

   Фиг 1