SU1425555A1

SU1425555A1 - Transducer of linear accelerations and of angle of turn

Info

Publication number: SU1425555A1
Application number: SU864144213A
Authority: SU
Inventors: Сергей Юрьевич Гришин
Original assignee: Войсковая Часть 11284
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 1988-09-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и позвол ет расширить функциональные возможности устр-ва путем измерени линейного ускорени вдоль трех взаимно перпендикул рных осей и угла поворота вокруг оси, перпендикул рной плоскости датчика . В криостате 1, заполненном криогенной жидкостью, размещен диэлектрический прозрачный тороидальный баллон 3, внутренн полость которого вакуумирована. При протекании переменного тока по обмотке 5 возбуждени , охватывающей координатный фотоприемник 4, возникающее внутри баллона магнитное поле наводит токи Фуко в немагнитном пустотелом торои- де 6. Воздействие линейных ускорений вызывает отклонение координат фотоэлементов , засвеченных световым потоком от точечных меток 7, от центральной линии фотоприемника 4, Метки 7 из светосостава посто нного действи нанесены на наружной поверхности тороида 6 по длине окружности большого диаметра. 3 ил. А (Л сThe invention relates to a measurement technique and allows for expanding the functionality of a device by measuring linear acceleration along three mutually perpendicular axes and an angle of rotation about an axis perpendicular to the plane of the sensor. In a cryostat 1 filled with a cryogenic liquid, a dielectric transparent toroidal cylinder 3 is placed, the internal cavity of which is evacuated. When alternating current flows through the excitation winding 5, which encompasses the coordinate photodetector 4, the magnetic field arising inside the balloon induces Foucault currents in the nonmagnetic hollow toroid 6. The effect of linear accelerations causes the coordinates of the photoelectric cells illuminated by the light flux from point marks 7 to deviate from the center line of the photodetector 4, Marks 7 of a constant-action light composition are applied on the outer surface of the toroid 6 along the circumference of a large diameter. 3 il. A (L with

Description

Изобретение относится к измерительной технике.The invention relates to measuring equipment.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей датчика путем измерения линейного ускорения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей и угла поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости датчика.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the sensor by measuring linear acceleration along three mutually perpendicular axes and the angle of rotation around an axis perpendicular to the plane of the sensor.

На фиг.1 изображен датчик линейных ускорений и угла поворота, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - внешняя поверхность электропроводного немагнитного тороида. | Датчик линейных ускорений и угла Еюворота содержит криостат 1, заполненный криогенной жидкостью 2, Внутри криостата 1 расположен диэлектрический прозрачный тороидальный баллон [3, вокруг внешней поверхности которого размещен координатный фотоприЬмник 4, охваченный обмоткой 5 возбуждения переменного тока. Внутренняя [полость диэлектрического баллона 3 (вакуумирована и в ней размещен электропроводный немагнитный пустотелый тороид 6. На наружной поверхности немагнитного тороида 6 nt> длине окружности его большого диаметра в четырех взаимно перпендикулярных щетках нанесены точечные метки 7 из Светосостава постоянного действия, представляющего собой смесь люминофора с радиактивным веществом. Координатный ставлять Связью и Скольких ЗаряднойIn Fig.1 shows a linear acceleration sensor and rotation angle, section; figure 2 is a section aa in figure 1; in Fig.3 - the outer surface of the conductive non-magnetic toroid. | The linear acceleration and Euorot angle sensor contains a cryostat 1 filled with cryogenic liquid 2, Inside the cryostat 1 there is a dielectric transparent toroidal balloon [3, around the outer surface of which there is a coordinate photodetector 4, covered by an alternating current excitation winding 5. The inner [cavity of the dielectric balloon 3 (evacuated and placed in it an electrically conductive non-magnetic hollow toroid 6. On the outer surface of the non-magnetic toroid 6 nt> the circumference of its large diameter in four mutually perpendicular brushes dotted marks 7 are applied from the constant light composition, which is a mixture of a phosphor with by radioactive substance. Coordinate to put the Link and How many Charger

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При протекании переменного тока по обмотке 5 возбуждения внутри диэлектрического баллона 3 создается переменное магнитное поле, наводящее токи Фуко в электропроводном немагнитном тороиде 6. Токи Фуко, наведенные в тороиде 6, направлены таким образом, что в любой момент времени они направлены противоположно току, протекающему по обмотке 5 возбуждения. Согласно закону взаимодействия противоположно направленных токов, на электропроводный немагнитный тороид 6 по длине всей его внешней поверхности со стороны обмотки 5 возбуждения действуют силы отталкивания .When an alternating current flows through the field winding 5, an alternating magnetic field is created inside the dielectric cylinder 3, which induces Foucault currents in the electrically conductive non-magnetic toroid 6. The Foucault currents induced in the toroid 6 are directed so that at any time they are directed opposite to the current flowing along 5 field winding. According to the law of interaction of oppositely directed currents, repulsive forces act on the electrically conductive non-magnetic toroid 6 along the length of its entire outer surface from the side of the excitation winding 5.

фотоприемник 4 может предсобой прибор с зарядовой состоять из одной или нефоточувствительных схем с. связью.photodetector 4 may pre-charge a device with a charge consisting of one or non-photosensitive circuits c. communication.

отталкивания устанавливают немагнитный тороид 6 вдоль длины окружности среднего диаметра тороидального диэлектрического баллона 3, что соответствует центральному положению немагнитного тороида 6 внутри баллона 3. При этом световой поток от точечных меток 7 засветит фотоэлементы, расположенные вдоль центральной линии координатного фотоприемника 4, соответствующей началу выбранной системы координат. Действие линейного ускорения вдоль любой из трех взаимо перпендикулярных осей приводит к смещению немагнитного тороида 6 от своего центрального положения в соответствующем направлении. При этом в том месте, где немагнитный тороид 6 оказался ближе к внутренней поверхности диэлектрического баллона 3, силы отталкивания увеличиваются, а тем, где немагнитный тороид 6 будет дальше от внутренней поверхности баллона 6, силы отталкивания уменьшаются. Это приводит к тому, что равнодействующая сил отталкивания уравновесит силу инерции действующего ускорения. Отклонение немагнитного тороида 6 от своего центрального положения приводит к отклонению координат засвеченных фотоэлементов от центральной линии координатного фотоприемника 4. По величине и направлению отклонения координат засвеченных фотоэлементов от центральной линии координатного фотоприемника 4 определяется величина и направление действующего на датчик линейного ускорения.the repulsion set a non-magnetic toroid 6 along the circumference of the average diameter of the toroidal dielectric cylinder 3, which corresponds to the central position of the non-magnetic toroid 6 inside the cylinder 3. In this case, the light flux from the point marks 7 will illuminate the photocells located along the center line of the coordinate photodetector 4, corresponding to the beginning of the selected coordinate system . The action of linear acceleration along any of the three mutually perpendicular axes leads to the displacement of the nonmagnetic toroid 6 from its central position in the corresponding direction. Moreover, in the place where the non-magnetic toroid 6 is closer to the inner surface of the dielectric balloon 3, the repulsive forces increase, and to the place where the non-magnetic toroid 6 is further from the inner surface of the balloon 6, the repulsive forces decrease. This leads to the fact that the resultant of the repulsive forces balances the inertia of the acting acceleration. The deviation of the non-magnetic toroid 6 from its central position leads to a deviation of the coordinates of the lighted photocells from the center line of the coordinate photodetector 4. The magnitude and direction of the linear acceleration acting on the sensor is determined by the magnitude and direction of the deviation of the coordinates of the lighted photocells from the center line of the coordinate photodetector 4.

Отсутствие воздуха внутри диэлектрического баллона 3, отсутствие механической связи диэлектрического баллона 3 с немагнитным тороидом 6 и действие сил отталкивания только в осевом и радиальном направлениях приводит к тому, что немагнитный тороид 6 оказывается стабилизированным в инерциальном пространстве относительно поворотов корпуса датчика вокруг оси, перпендикулярной его плоскости. Тогда при поворотах диэлектрического баллона 3 датчика вокруг оси, перпендикулярной плоскости датчика, немагнитный тороид 6 остается неподвижным в инерциальном пространстве,а координаты засвеченных фотоэлементов смещаются'The absence of air inside the dielectric balloon 3, the lack of mechanical coupling of the dielectric balloon 3 with a non-magnetic toroid 6 and the repulsive forces only in the axial and radial directions leads to the fact that the non-magnetic toroid 6 is stabilized in inertial space relative to the rotation of the sensor housing about an axis perpendicular to its plane . Then, when the dielectric cylinder 3 of the sensor rotates around an axis perpendicular to the plane of the sensor, the non-magnetic toroid 6 remains stationary in the inertial space, and the coordinates of the illuminated photocells shift

При отсутствии каких-либо ускорений, действующих на датчик, эти силы вдоль центральной линии координатного фотоприемника 4.Величина и направление смещения засвеченных фотоэлементов вдоль центральной линии координатного фотоприемника 4 соответствует величине и направлению угла поворота датчика в инерциальном пространстве.In the absence of any accelerations acting on the sensor, these forces along the center line of the coordinate photodetector 4. The magnitude and direction of the displacement of the illuminated photocells along the center line of the coordinate photodetector 4 corresponds to the magnitude and direction of the angle of rotation of the sensor in inertial space.

Наличие криостата 1 с криогенной жидкостью 2 обеспечивает отвод тепла от обмотки 5 возбуждения и создает в ней явление сверхпроводимости. Явление сверхпроводимости позволяет практически неограниченно увеличивать ток, протекающий по обмотке 5 возбуждения и увеличивать силы отталкивания, действующие на немагнитный · тороид 6.The presence of a cryostat 1 with cryogenic liquid 2 provides heat removal from the excitation winding 5 and creates the phenomenon of superconductivity in it. The phenomenon of superconductivity allows an almost unlimited increase in the current flowing through the excitation winding 5 and an increase in the repulsive forces acting on the non-magnetic toroid 6.

Таким образом, наличие криостата 1 с криогенной жидкостью 2 позволяет не только обеспечить работоспособность датчика, но и, изменяя величину тока в обмотке 5 возбуждения, изменять жесткость стабилизации немагнитного тороида 6 внутри баллона 3.и, тем самым, изменять диапазон измеряемого ускорения.Thus, the presence of a cryostat 1 with cryogenic liquid 2 allows not only to ensure the operability of the sensor, but also, by changing the current value in the field winding 5, change the stabilization stiffness of the non-magnetic toroid 6 inside the cylinder 3. and, thereby, change the range of measured acceleration.

Claims

Claim

A linear acceleration and rotation angle sensor containing a housing ^ in which the AC excitation winding is electrically conductive. an inertial element and a meter, characterized in that, in order to expand the functionality by measuring linear acceleration along three mutually perpendicular axes and a rotation angle around an axis perpendicular to the sensor plane, the meter is made in the form of photodetector and marks from light composition, the body is made in the form of a cryostat, filled with a cryogenic liquid, inside of which there is a dielectric transparent toroidal cylinder, around the outer surface of which a coordinate photodetector is placed, covered cored by an alternating current excitation winding, the cylinder cavity is evacuated and an electrically conductive inertial element is placed in it, made in the form of a nonmagnetic hollow toroid, on the outer surface of which along the circumference of the large diameter of the toroid in four mutually perpendicular places dotted marks are made of light composition, constant action.

Fig.Z