SU1673985A1

SU1673985A1 - Акселерометр

Info

Publication number: SU1673985A1
Application number: SU884467830A
Authority: SU
Inventors: Валерий Николаевич Умников; Юрий Анатольевич Клотнев
Original assignee: Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1991-08-30

Abstract

Изобретение относитс к точному приборостроению. Цель изобретени - повышение точности измерени кажущегос ускорени за счет повышени стабильности масштабного коэффициента. Герметичный цилиндрический корпус 2 разделен на две части эластичной перегородкой 4, при этом перва часть гермообъема с инерционной массой заполнена легколетучей жидкостью, а втора часть - газом под давлением 5. При действии ускорени W_х на ось X чувствительности инерционна масса движетс относительно цилиндрического корпуса 2 и ее перемещение фиксируетс датчиком положени . 1 ил.

Description

Изобретение относится к точному приборостроению и, в частности может быть использовано для измерения механических параметров движения объекта.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже изображен акселерометр.

На чертеже обозначены легколетучая жидкость 1, цилиндрический корпус 2,инерционная масса 3, эластичная перегородка 4 и газовая среда 5 под давлением.

Акселерометр содержит герметичный цилиндрический корпус 2, гермообъем которого разделен на две части эластичной перегородкой 4. Рабочая (первая) часть гермообьема заполнена легколетучей жидкостью 1 (например, фреоном, смесью легколетучих углеводородов, способных сжиматься под давлением в интервале эксплуатационных температур), и в ней размещена инерционная масса 3, вторая часть гермообьема заполнена газом под давлением 5.

Принцип работы акселерометра заключается в движении инерционной массы 3 относительно цилиндрического корпуса 2 под действием проекции кажущегося ускорения W_x на ось х чувствительности и наблюдении движения инерционной массы 3 посредством датчика перемещения (не показан), жестко закрепленного на цилиндрическом корпусе 2. Датчик, преобразовывающий положение инерционной массы относительно цилиндрического корпуса 2, может быть любого типа, например индукционным, емкостным, резистивным и т. д. Перед началом процесса измерения кажущегося ускорения инерционная масса в зависимости от способа измерения кажущегося ускорения должна быть приведена в одно из крайних положений или установлена в среднее положение относительно торцов цилиндрического корпуса 2.

В зависимости от того, какая будет установлена обратная связь инерционной массы 3 с цилиндрическим корпусом 2 гибкая или жесткая, акселерометр может быть'интегрирующим или позиционным (во втором случае). И в том, и в другом случае связь выходного сигнала с положением инерционной массы 3 относительно корпуса 2 устанавливается через масштабный коэффициент. В общем случае, например для интегрирующего акселерометра, выходной сигнал связан с проекцией кажущегося ускорения на ось чувствительности акселеро метра следующим соотношением:

_{dY =} Кд Wx · dt, (1) где dY - приращение уровня выходного сигнала с датчика преобразователя (приращение напряжения тока или частоты в зависимости от типа преобразователя);

Ом ~ объем инерционной массы;

Дм - плотности инерционной массы и жидкости;

S₃ - площадь зазора между корпусом и инерционной массой;

η - кинематическая вязкость жидкости;

Sm - площадь поперечного сечения инерционной массы;

Кд - коэффициент преобразования датчика выходного сигнала;

Wx - проекция кажущегося ускорения на ось х чувствительности акселерометра.

Предположим, что датчик преобразования положения инерционной массы относительно корпуса в напряжение идеальный, тогда точность измерения кажущегося ускорения определяется стабильностью скорости движения инерционной массы относительно корпуса под действием кажущегося ускорения. Связь между скоростью движения инерционной массы и кажущимся ускорением определяется выражением ₌ Qm (рм ~рж ) · s₃_ . _w (₂₎ л · Sm \ >

где V - скорость движения инерционной массы относительно корпуса.

Сущность изобретения состоит в повышении точности измерения кажущегося ускорения путем стабилизации масштабного коэффициента при изменении температур ных условий эксплуатации акселерометра. Изменение температуры акселерометра приводит к изменению масштабного коэф фициента за счет изменения объема и плотности инерционной массы, плотности жидкости, площади сечения зазора, а особенно температурного изменения кинематической вязкости жидкости. Относительное изменение кинематической вязкости жидкости за единицу температуры по сравнению с относительным температурным изменением остальных параметров на 2 -3 порядка больше и составляет типовую величину 10'²-10 ⁴.

Уменьшить влияние температуры на величину масштабного коэффициента позволяет разделение гермообьема акселерометра на две части эластичной перегородкой 4 и заполнение рабочей части гермообьема легколетучей жидкостью, а второй части - газом под давлением. Легколетучая жидкость при комнатной (рабочей) температуре и нормальном атмосферном давлении быстро испаряется и переходит в новое фазовое состояние - газ. Для того, чтобы вещество, например фреон, при комнатной температуре перешел из газового состояния в жидкое необходимо создать в гермообъеме повышенное давление. В момент перехода из газового состояния в жидкое кинематическая вязкость для жидкого состояния вещества самая минимальная, и при дальнейшем увеличении давления в гермообъеме кинематическая вязкость возрастает.

Существенно возрастает температура кипения жидкости. Физический механизм стабилизации масштабного коэффициента заключается в том, что при увеличении температуры увеличивается обьем жидкости, что приводит к уменьшению объема газа по второй части гермообьема и возрастанию в ней давления. Возросшее давление благодаря наличию эластичной перегородки 4 вы равнивается с давлением в жидкости. Возросшее давление в жидкости увеличивает ее вязкие свойства, которые при возрастании температуры уменьшились. Таким образом, одновременное действие двух взаимоисключающих свойств жидкости приводит к стабилизации ее вязких свойств. Степень компенсации изменения масштабного коэффициента от температурного фактора зависит от соотношения объемов жидкости и газа и первоначального давления в газовой части гермообьема, а варьируя давление в газовой среде, можно управлять характером компенсации.

Claims

Формула изобретения Акселерометр, содержащий герметичный цилиндрический корпус, заполненный рабочей жидкостью, в которой размещены инерционная масса и датчик положения, о тличающийся тем, что. с целью повышения точности измерения, цилиндрический корпус разделен на два отсека эластичной перегородкой, причем первый отсек заполнен легколетучей жидкостью, а второй отсек заполнен газом под давлением.