SU637677A1

SU637677A1 - Accelerometer

Info

Publication number: SU637677A1
Application number: SU762399842A
Authority: SU
Inventors: Павел Васильевич Яковлев
Original assignee: Харьковское Высшее Военное Командное Училище Им.Маршала Советского Союза Н.И.Крылова
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1976-08-16
Publication date: 1978-12-15

Description

1one

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к измерител м параметров движени подвижных объектов.The invention relates to a measurement technique, in particular, to measuring motion parameters of moving objects.

Известны акселерометры с гидродинамическим подвесом подвижной части, содержащие вращающийс , частично заполненный жидкостью сосуд и твердое тело с осевым сквозным каналом , 2, 3. Однако низка точность известных акселерометров обусловлена вли нием деформации жидкости подвеса на датчики смещени , в частности на фотоэлектрические датчики смещени .Accelerometers with a hydrodynamic suspension of a movable part are known, which contain a rotating, partially filled with liquid vessel and a solid body with an axial through channel, 2, 3. However, the accuracy of known accelerometers is low due to the effect of deformation of the suspension liquid on displacement sensors, in particular on photoelectric displacement sensors.

Цель изобретени заключаетс в повыщении точности. В описываемом аксел-ерометре это достигаетс тем, что он снабжен двум прозрачными цилиндрическими шайбами , укрепленными на торцах твердого тела напротив фотоэлектрических датчиков смещени .The purpose of the invention is to increase accuracy. In the described accelerometer, this is achieved by the fact that it is equipped with two transparent cylindrical washers fixed on the ends of a solid opposite the photoelectric displacement sensors.

На чертеже показана упрощенна конструктивна схема описываемого акселерометра .The drawing shows a simplified structural scheme of the described accelerometer.

В корпусе / акселерометра размеще.-t полый герметический сосуд 2, внутренн полость которого выполнена в виде кругового цилиндра 5. Сосуд выполн ют из прозрачного материала (торцовые части могут выполн тьс из «епрозрачного материала) и устанавливают в подщипниковых узлахThe housing / accelerometer is housed.-t is a hollow hermetic vessel 2, the internal cavity of which is made in the form of a circular cylinder 5. The vessel is made of a transparent material (the end parts can be made of an "opaque material") and are installed in the sub-nodes

4. Сосуд приводитс во вращение вокруг пол рной оси X электрическим двигателем (на чертеже не показан) с угловой скоростью 0). Внутри него наход тс цилиндрическое твердое тело 5 (называемое в дальнейшем просто тело) и прозрачна жидкость 6 в небольщом объеме. Свободную часть сосЗДа занимает какой-либо газ в смеси с парами жидкости или просто пары жидкости (частичное заполнение жидкостью ) . Тело 5 имеет сквозное отверстие 7 дл перетекани газа. В нем укреплена ферромагнитна масса в виде, например, кольца 8. Ферромагнитна масса может 4. The vessel is driven into rotation around the polar axis X by an electric motor (not shown) with an angular velocity of 0). Inside it are a cylindrical solid 5 (hereinafter referred to simply as a body) and a clear liquid 6 in a small volume. The free part of the vessel is occupied by a gas mixed with liquid vapor or simply liquid vapor (partial filling with liquid). The body 5 has a through hole 7 for the flow of gas. It reinforces the ferromagnetic mass in the form of, for example, a ring 8. The ferromagnetic mass can

5 быть выполнена также в виде посто нного магнита. На торцах тела 5 укреплены прозрачные цилиндрические щайбы 9.5 also be implemented as a permanent magnet. At the ends of the body 5, transparent cylindrical shields 9 are reinforced.

Тело 5 имеет такую конструкцию, что его масса больще массы рабочей жидкос0 ти, которую вытесн ет тело, будучи в нее полностью погруженным.Body 5 has such a design that its mass is greater than the mass of the working fluid, which the body displaces, being completely submerged in it.

В корпусе / акселерометра установлено устройство 10 дл создани силы обратной св зи. Опа может иметь различную конст5 рукцию, например в виде соленоида, обмотка которого подключена к выходу усилител //. Кроме того, в корпусе / в зоне прозрачной части тела 5 укреплены источники 12 излучени , посылающие на сосуд 2 ор0 ганизованный поток излучени . Диаметрально противоположно источникам 12 в корпусе / прибора укреплены фотоприемники 13 (могут, например, примен тьс площадные фотодиоды), которые соединены по дифференциальной схеме и подключеиы на вход усилител 11.A device 10 for generating a feedback force is installed in the housing / accelerometer. The opa may have a different design, for example, in the form of a solenoid, the winding of which is connected to the output of the amplifier //. In addition, in the body / in the zone of the transparent part of the body 5, sources of radiation 12 are strengthened, sending organized flow of radiation to vessel 2. Diametrically opposed to sources 12 in the housing / device are photodetectors 13 fortified (for example, areal photodiodes can be used), which are connected in a differential circuit and connected to the input of amplifier 11.

При включении подаетс питание на электрический двигатель и усилитель //. При этом начинают вращатьс сосуд 2, за счет сил в зкости - вращаетс жидкость 6, а также - тело 5. При некоторой скорости вращени происходит радиальное центрирование тела 5, и оно освобождаетс от действи сил сухого трени , приобрета при этом возможность свободно неремещатьс вдоль оси чувствительности (осн X). В процессе радиального центрировани тела 5 оно может (в общем случае) оказатьс в произвольном положении по отношению к пол рной оси сосуда (иметь ненулевую координату X). Установка тела 5 в .нулевое положение осуществл етс обратной св зью. Кроме того, оно может быть устаНовлено в Нулевое положение путем подачи на обмотку соленоида 10 напр жени от отдельного источника питани без использовани обратной св зи.When turned on, power is supplied to the electric motor and amplifier. At the same time, vessel 2 begins to rotate, due to viscous forces, liquid 6 rotates, and also body 5. At some speed of rotation, radial centering of body 5 takes place, and it is freed from the effect of dry friction forces, thus acquiring the ability to freely move along the axis sensitivity (osn X). In the process of radially centering the body 5, it may (in general) turn out to be in an arbitrary position relative to the polar axis of the vessel (have a non-zero coordinate X). The body 5 is set to the zero position by feedback. In addition, it can be set to the Zero position by applying a voltage to the coil of the solenoid 10 from a separate power source without using feedback.

Система съема информации о положении тела 5 на оси X работает следующим образом. Цилиндрическое прозрачное тело 2, слой прозрачной жидкости 6 между сосудом и телом 5 и его прозрачна часть (щайбы 9) образуют оптическую ц линд-ричбскую систему (линзу), котора собирает за сосудом 2 падающий на него параллельный пучок лучей в ркую узкую полоску. Пройд через линзу, лучистый поток попадает на фотоприемники 13, чувствительные слои которых располагаютс в фокальной плоскости линзы.The system of removal of information about the position of the body 5 on the X-axis works as follows. The cylindrical transparent body 2, the layer of transparent liquid 6 between the vessel and the body 5 and its transparent part (plates 9) form an optical lens – Richba system (lens) that collects a parallel beam of rays into a narrow strip behind the vessel 2. Passing through the lens, the radiant flux enters the photodetectors 13, the sensitive layers of which are located in the focal plane of the lens.

Фотоприемники 13 соединены по известной дифференциальной схеме.Photodetectors 13 are connected by a known differential circuit.

Если тело 5 .находитс в нулевом положении , то лучистые потоки от источников 12, частично задержива сь непрозрачной частью тела 5, проход т цилиндрическую линзу и дают одинаковую «засветку фотоприемйиков 13. При см.ещении тела 5 .в ту иди другую сторону .на выходе фотоприемников 13 по вл етс электрический сигнал , величина которого пропорциональна смещению тела 5, а пол рность определ ет направление его смещени от нулевого положени . Сигнал фотоприемников 13 поступает на вход усилител //, к выходу которого подключена обмотка соленоида 10 обратной св зи.If the body 5 is in the zero position, then the radiant fluxes from the sources 12, partially delayed by the opaque part of the body 5, pass a cylindrical lens and give the same "illumination of the photodetectors 13. When you see the body 5. On the other side. The output of photodetectors 13 is an electrical signal, the value of which is proportional to the displacement of the body 5, and the polarity determines the direction of its displacement from the zero position. The signal of the photodetectors 13 is fed to the input of the amplifier, to the output of which the winding of the feedback solenoid 10 is connected.

При движении акселерометра в направлении оси чувствительности с ускорением / тело 5 перемещаетс в сторону, противоположную ускорению. На фотоприемниках 13 возникает электрический сигнал, который усиливаетс усилителем 11. По обмотке соленоида 10 течет ток и создаетс сила, п.рилож-енна к телу 5, пропорциональна его смещению относительно нулевого положени и направланна в противоположную сторону. При посто нном ускорении силы, действующие на тело 5, ура.вновешиваютс , ;И оно Не перемещаетс вдоль сосуда.When the accelerometer moves in the direction of the axis of sensitivity with acceleration / body 5 moves in the direction opposite to acceleration. An electrical signal is generated on the photodetectors 13, which is amplified by the amplifier 11. A current flows through the coil of the solenoid 10 and a force applied to the body 5 is created, which is proportional to its displacement relative to the zero position and directed in the opposite direction. At a constant acceleration, the forces acting on the body 5, hooray, are weighed; And it does not move along the vessel.

Выходным сигналом акселерометра вл етс ток обратной св зи, протекающий по обмотке соленоида 10.The output signal of the accelerometer is the feedback current flowing through the coil of the solenoid 10.

Введение в состав подвижной части прозрачных щайб 9 позвол ет исключить деформацию сло жидкости на пути лучистого потока источников 12 из-за вибрационных возмзщений, действи ускорени и теплового расщирени . Это приводит к повышению точности датчика смещени и увеличению устойчивости акселерометра.The introduction of transparent shields 9 into the movable part makes it possible to eliminate the deformation of the fluid layer in the path of the radiant flux of the sources 12 due to vibrational abilities, acceleration and thermal expansion. This leads to an increase in the accuracy of the displacement sensor and an increase in the stability of the accelerometer.

Claims

1. Beklemischev A.I. Candidate dissertation. MAI, 1965.

2. Andreychenko K.; P. On a cylindrical hydrodynamic suspension on a movable base. Lime universities, "Instrument Engineering, 1976, No. 12.

3. Gorenstein I. А. and Shulman I. А. Inertial navigation systems. “Engineering, 1970.

10 2 J