(54)(54)
УГЛОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТРANGULAR ACCELEROMETER
Изобретение относитс к измеричельг ной технике-и модсет быть применено дл измерени угловых ускорений, стабилизации параметров вращательного движени . В насто щее врем широкое применение получили угловые акселерометры с твердой инерционной массой. Крепление инерционной массы в корпусе прибора осуществл етс при ломсуаи торсионов, плоских пружин, упругих балок и т.д. В качестве измерительных преобразователей угла поворота инерционной массы относительно корпуса примен ютс емко стные, индуктивные, индукционные и другие датчики l. Однако при действ зи линейных ускорений перпендикул рно оси чувствитель ности углового акселерометра происходит деформаци подвеса и соответствен но измен етс его углова {жесткость, что вносит погрешность при измерении угловых ускорений. Таким же образом вли ют на работу приборы и угловые ус корени , вектор которых перпендикул рен его оси чувствительности. Наличие указанных недостатков приводит к необ ходимости разработки и применени угловых акселерометров с жидкой инер1Ц10ННОЙ массой, которим не присущи эти недостатки. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности вл етс угловой акселерометр, содержащий тороидальный стекл нный .jcppnyc, заполненный рабочей жидкостью, внутри которой установлены электроды, подключенные к измерительному устройству 2. Основной недостаток такого устройства--нйзка точность из лерени углового ускорени . Это объ сн етс .тем, что дл измерени слабого выходного сигнала необходим усилитель мощности с большим входным сопротивлением. Усилители с большим входным сопротивлением чувствительны к помехам. Действие переменных линейных ускорений на пористую перегородку также приводит к погрешности измерени угловых ускорений, так как движение пористой перегородки относительно рабочей жидкости, или наоборот, вызывает разность потенциалов на электродах. К недостаткам известного устройства относитс также ограниченный диапазон измерени углового ускорени . Цель изобретени - повьлиение точности и расширение диапазона измерени . Дл этого рабоча жидкость прибора состоит из двух взаимно несмешивающихс жидких диэлектриков с одинаковой -плотностью и различной диэлектрической проницаемостью. Один из электродов устройства выполнен в виде/ сегмента и установлен по внешней окруж ности корпуса, другой электрод устано лен напротив первого и выполнен из дву одинаковых частей, изолированных друг от друга, причем рассто ние между ра бочими поверхност ми электродов линей уменьшаетс к середине второго электрода , На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 сечение А-А фиг, 1. Корпус 1 прибора выполнен в виде торца с пр моугольным сечением и заполнен рабочей жидкостью, котора представл ет собой две несмешиваемые жидкости Б и в с одинаковой плотностью и разной ; диэлектрической про ницаемостью (например, смесь четыреххлористого углерода с керосином и вод или -перфторуглеводород). Внутри корпус 1симметрично: его окружности расположены электроды 2. Второй электрод соетоит из двух половин 3 и 4,изолированных при помощи диэлектрика 5. Электроды 2 подключены к источнику б питани а электроды 3 и 4 - к источнику 7 питани последовательно с измерительным устройством. Предлагаемое устройство .работает следующим образом. При подаче посто нного напр жени от источников 6 и 7 питани к элек-тродам 2- 4, между ними наводитс электрическое поле. Под действием; сил электри ческого пол жидкость В сбольшей диэлектрической проницаемостью вт гиваетс в межэлектронное пространство кон .денсаторов, где максимальна напр женность пол /и вытесн ет жидкость Б с меньшей диэлектрической проницаемоствг Под действием измер емого углового ускорени на прибор рабоча жидкость перемещаетс относительно корпуса. Ilpi этом на жидкость действует момент внешних сил, равный MsZeth-to-r pe, С) где h- высота внешней части тора . Ь - ширина внутренней части тора; J средний радиус торга; J) - плотность рабочей жидкости ; Р-измер емое угловое ускорение. Противодействующий момент пол конденсатора равен eo{f-1) м , агос+гфзыа) - где CQ - электрическа посто нна ; е - диэлектрическа проницаемость жидкости В; S. - диэлектрическа проницаемость жидкости Б} и - напр жение на электродах конденсаторов ; Ц) - угол отклонени центра массы жидкости с большей диэлектрической npojницаемостью при Е «О , Ц)0 ; oL - угол между касательньоми к электродам конденсатора. Из выражени (2) видно, что противодействующий момент, создаваемый полем конденсатора, можно изменить в широких пределах изменением напр жени на электродах конденсатора. Дл увеличени противодействующего момента при незначительных напр жени х необходимо уве|ли чить число конденсаторов как по окружности, так и по радиусу. При перемещении жидкости В на угол фj например вправо относительно чертежа (фиг. 2), она перекроет площадь электродов 2-4 больше,чем электродов 2 и 3. В результате этого сопротивление между электродами 2 и 3 увеличитс , а между электродами 2-4 - уменьшитх с .Электроды 2-3 и 2-4 могут быть включены в разные диагонали моста, что дает возможность измер ть не только величину углового ускорени , но и направление его вектора. изобретени Формула Угловой акселерометр, содержащий диэлектрический корпус в виде полого кольца, заполненного рабочей жидкостью,, 1шутри которой установлены электроды, подключенные к измерительному устройству , отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измерений угловых ускорений и повышение точности, в нем рабоча жидкость составлена из двух взаимно несмешивающихс жидких диэлектриков с одинаковой плотностью и различной диэлектричес-кой проницаемостью, один из электрб дов выполнен в виде сегмента и установлен по внешней окружности полости корпуса, другой электрод установлен напротив первого и выполнен из двух одинаковых частей, изолированных одна от другой, причем рассто ние между рабочими поверхност ми электродов линейно уменьшаетс к середине второго электрода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР №382005, кл. е 01 Р 15/08, 1971. 2.Ломанович В.А., Стрижевский И.В Химотронные приборы. М., Энерги , 1968, с. 23-24.The invention relates to a measuring technique — and a modset — to be used for measuring angular accelerations, stabilizing rotational motion parameters. At present, angular accelerometers with a solid inertial mass are widely used. The fastening of the inertial mass in the instrument case is carried out with breaks and torsions, flat springs, elastic beams, etc. Capacitive, inductive, induction and other sensors l are used as measuring transducers of the angle of rotation of the inertial mass relative to the body. However, under the action of linear accelerations perpendicular to the axis of sensitivity of the angular accelerometer, the suspension deforms and its angular rigidity changes accordingly, which introduces an error in the measurement of angular accelerations. In the same way, the operation of devices and angular accelerations, the vector of which is perpendicular to its axis of sensitivity, is affected. The presence of these shortcomings leads to the need to develop and use angular accelerometers with a liquid inertial mass, which does not have these disadvantages. The closest to this invention in its technical nature is an angular accelerometer containing a toroidal .jcppnyc glass filled with a working fluid inside which electrodes are mounted that are connected to measuring device 2. The main drawback of such a device is low accuracy from the angle of acceleration. This is explained by the fact that in order to measure a weak output signal, a power amplifier with a large input impedance is needed. Amplifiers with high input impedance are sensitive to interference. The effect of variable linear accelerations on the porous partition also leads to an error in measuring the angular accelerations, since the movement of the porous partition relative to the working fluid, or vice versa, causes a potential difference across the electrodes. The disadvantages of the known device also include the limited range of measurement of the angular acceleration. The purpose of the invention is to increase the accuracy and expand the measurement range. For this, the working fluid of the device consists of two mutually immiscible liquid dielectrics with the same - density and different dielectric constant. One of the electrodes of the device is made in the form of / segment and installed along the outer circumference of the housing, the other electrode is mounted opposite the first one and is made of two identical parts isolated from each other, and the distance between the working surfaces of the line electrodes decreases by the middle of the second electrode , FIG. 1 schematically shows the proposed device; in fig. 2, section A-A of FIG. 1. The housing 1 of the device is made in the form of an end with a rectangular cross section and is filled with a working fluid, which is two immiscible liquids B and in with the same density and different; dielectric constant (for example, a mixture of carbon tetrachloride with kerosene and water, or a perfluorocarbon). Inside, the housing is 1-symmetrical: its circumferences are located on electrodes 2. The second electrode consists of two halves 3 and 4, insulated with a dielectric 5. Electrodes 2 are connected to a power supply source and electrodes 3 and 4 are connected to power supply 7 in series with a measuring device. The proposed device. Works as follows. When applying a constant voltage from sources 6 and 7 of the power supply to the electrodes 2-4, an electric field is induced between them. Under the influence; electric field fluid liquid B with a higher dielectric constant is pulled into the interelectronic space of capacitors, where the maximum voltage is field and displaces fluid B with a lower dielectric constant. Under the action of the measured angular acceleration to the device, the working fluid moves relative to the housing. Ilpi of this is a fluid moment of external forces, equal to MsZeth-to-r pe, C) where h is the height of the outer part of the torus. B is the width of the inner part of the torus; J is the average radius of the trade; J) is the density of the working fluid; R-measured angular acceleration. The counteracting moment of the field of the capacitor is equal to eo (f-1) m, agos + gfc) - where CQ is electrically constant; e is the dielectric constant of fluid B; S. is the dielectric constant of liquid B} and is the voltage across the capacitor electrodes; C) is the angle of deviation of the center of mass of a liquid with a higher dielectric constant at E "O, C) 0; oL is the angle between the tangent to the capacitor electrodes. From expression (2) it can be seen that the opposing moment created by the field of the capacitor can be varied over a wide range by changing the voltage on the electrodes of the capacitor. In order to increase the counteracting moment with insignificant voltages, it is necessary to increase the number of capacitors both around the circumference and along the radius. When fluid B moves by an angle φj, for example, to the right relative to the drawing (Fig. 2), it will block the area of electrodes 2-4 more than electrodes 2 and 3. As a result, the resistance between electrodes 2 and 3 increases, Electrodes 2-3 and 2-4 can be included in different diagonals of the bridge, which makes it possible to measure not only the magnitude of the angular acceleration, but also the direction of its vector. Formula Angular accelerometer, containing a dielectric body in the form of a hollow ring filled with working fluid. two mutually immiscible liquid dielectrics with the same density and different dielectric constant, one of the electrodes is made in the form of a segment and installed externally body cavity circumference other electrode installed opposite the first, and is made from two identical pieces, isolated from one another, wherein the distance between the working surfaces of the electrodes are linearly decreases towards the middle of the second electrode. Sources of information taken into account in the examination: 1. USSR author's certificate №382005, cl. e 01 R 15/08, 1971. 2. Lomanovich V.A., Strizhevsky I.V. Chemotronic devices. M., Energie, 1968, p. 23-24.