SU853554A1

SU853554A1 - Accelerometer

Info

Publication number: SU853554A1
Application number: SU792825380A
Authority: SU
Inventors: Федор Федорович Менде; Николай Федорович Рыбалка; Александр Владимирович Пальчик
Original assignee: Харьковский Физико-Технический Инсти-Тут Низких Температур Ah Украинской Ccp
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1981-08-07

Description

(54) АКСЕЛЕРОМЕТР(54) ACCELEROMETER

Изобретение огносигс к измерению параметров движени , в частности к акселерометрам с жидкостной ииерквонной массой, и может быть Также использовано дп измерени 7ско|юии силы т жеств Известен акселерометр, соде ржаший попый цилиндр, частично заполненный непрозрачной жидкостью и св занный с приводом , обеспечивающим посто нную скорость ращени цилиндра, источник света и фотс фиемник l. Его недостатком вл етс относительно низка точность измерений, обусловлен на использованием фотоелектрическоб си- стемы, выходной сигнал которс зависит от изменени параметров фотоприемника« источника света, жидкости и материала вращающейс камеры. Акселерометр, содержащий вращающуюс , частично заполь енную жидкостью каме ру, привод вращени в фотоэлектрический датчик положени пов хности жидкости, поЕпипоченный к входу регул тораJ, обладает низкой чувствительностью обуслсшленной сграничени миконструктивных размеров устройства . Наиболее близким по техническсА сущг ности и достигаемым результатам вл етс устройство, содержащее жидкостной датчик в виде ампулы, частично заполненной жидкостью, привод с регул тором скорости вращени привода, обеспечивающий вр&Щиние датчика, и систему сьема информации о перемещении жидкости. В нем ампула выполнена в виде тора, а в случае наполнени ампулы ферромагнитной жидкостью датчик п емещени может быть выполнен индуктивным 3j. Аксел ометр обладает недостаточно высокЫ чувствительностью и точностью ускоренШ1. Так чувствительность определ етс величиной отклонени поверхности жидкости при вращении ампулы с угловой скоростью Ш от положени , занимаемого жидкостью в ампуле при Ш Ю. Высокой чувствительности нельз достигнуть по конструктивным причинам, поскольку дл измерени величины уско3 . 8.5 « рени пор дка IО м/сек необходимо иметь вертикальный размер ампулы . /V 10м, чго трудно осуществить йракти- , чески. Низка точность измерени ускорени обусловлена тем, что акселерометр обладает температурным, дрейфом и чувствителен к вли нию боковых и вибрационных ускорений . Дл аовышени чувствительности и точ- ности-измерени ускорений в предлагаемый акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положени зеркала относительно фотоприо.мника, а жидкостной датчик вьтолнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под утлом к оси вращени , а система сьема информации выполнена в виде формировател параллельного пучка света, установленного п одной- стороны ампулы, зеркала , установленного, на оси вращени с другой ее стороны, и фотопрнемника, установленного по оси вращени , причем выход фотоприемника подсоединен к одному из входов дифференциального усилител другой вход которого соединен с выходом сигнализатора положени зеркала, а выход усилител соединен с регул тором скорости вращени привода. На чертеже представлена упрощенна конструктивна схема акселерометра. Устройство содержит платформу 1, на которой под углом к ней установлен жидкостной датчик, выполненный в виде прозрачной трубки 2, заполненной жидкостью с пузьфьком газа. Трубка 2 частично запол нена смачивающей жидкостью таким образом , что оставщеес пространство образует газовый пузырек, заполненный насыщенными парами жидкости. Только при этих услови х отсутствует сухое трение (типа прилипани пузьфька к стенкам трубки 2). Платформа 1 сосДинена с двигателем-приводом 3. Система сьема инфор мации содержит формирователь параллельного пучка света 4, зеркало 5 и фототфиемник 6 . Формирователь параллельного пучка света 4 и зеркало 5 установлены на платформе 1 жестко по .отношению к трубке 2. Выход фотоприемника 6 соединен с одним изыСодовдифференциального усилител 7, второй вход которого соединен с вы ходом фотопрерывател 8 - сигнализатора положени зеркала относительно фотопри . емника, а выход с входом двигател привода 3. Выход двигател -привода 3 со 4 единен с входом регистрирующего устройства О. Устройство работает следующим образом . Платформа 1 приводитс во вращение двигателем-приводом 3 с посто нной скоростью CLo . Трубка 2 освещена параллельным пучком света от формировател 4, который приводитс во вращение вместе с трубкой 2 и зеркалом 5. При этом пузьфек газа,, расположенный в трубке 2, проектируетс с помощью зеркала 5 на фо«. топриемник 6, который размещен таким образом , что на него поочередно за один период вращени трубки 2 попадает только половина изображени пузьсрька; либо нижн , либо верхн . Эти моменты определ ютс сигналом с фотопрерывател 8, при этом происходит считывание информации с фотоприемника 6 и оба сигнала поступают на вход дифференциального усилител 7. В случае, если два сигнала, по ступающие с фотоприемника 6 за один период вращени платформы 1, равны, с выхода усилител 7 не поступает управл юший сигнал на двигатель-привод 3. Если же Сигналы не равны (т.е. произошло изменение действующего вертикально ускорени ), усилитель 7 формирует управл ющий сигнал на двигатель-привод 3, что приводит к изменению скорости вращени платформы 1 в сторону устранени рассогласовани . Измерительное устройство 9 формирует изменение скорости вращени Д Ш о I которое несет в себе информацто об измер емом ускорении. Такой сьем информации о положении газового пузьфька исключает дрейф Н}71Ь-пункта . устройства за счет изменени характеристик фотоприемника 6 и усилител 7 за . врем , которое больше периода вращени платформы 1. .В результате то«шость измерени ускорени вьпле. Конструкци обладает относительно выссжой чувствительностью благодар определению смещени положени газового пузьфька от положени динамического равновеси при изменении ускорени . ормула изобретени Акселерометр, содержащий жидкостный датчик в виде ампулы, частично запопненньй жидкостью, привод с регул тором скорости вращени привода, обеспечивающий вращение датчика, и систему сьема ннфс мации о состо нии жидкости, о т л ичающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и точности измерени ускорени , в акселерометр введены дифференциальный усилитель и сигнализатор положени зеркала относительно фотоприемника , а жидкостной датчик выполнен в виде прозрачной трубки, заполненной жидкостью с пузырьком газа и расположенной под углом к оси вращени , система сьема информации выполнена в виде формировател параллельного пучка света, установленного с одной сторсины ампулы, зеркала, установленнсйго на оси вращени с другой ее стороны, и фотоприемннка, установленного по оси вращени , причем выход фотоприемника подсоединен с одномуThe invention of fire detection for measuring motion parameters, in particular for accelerometers with liquid jerkvonnoy mass, and can also be used dp measure 7 of the ratio of the force of substances. Accelerometer is known, containing a second cylinder, partially filled with an opaque liquid and associated with a drive that provides a constant cylinder speed, light source and photo light l. Its disadvantage is the relatively low measurement accuracy due to the use of a photoelectric system, the output signal of which depends on the change in the parameters of the photodetector of the light source, the liquid and the material of the rotating camera. An accelerometer containing a rotating camera, partially filled with a liquid chamber, drives the rotation into a photoelectric sensor of the position of the surface of the liquid, associated with the controller input, has a low sensitivity due to the limited size of the device. The closest in technical essence and achievable results is a device containing a liquid sensor in the form of an ampoule partially filled with liquid, a drive with a drive speed controller, providing time and a sensor, and a system for collecting information about the movement of a liquid. In it, the ampoule is made in the form of a torus, and in the case of filling the ampoule with ferromagnetic liquid, the sensor of the premise can be made inductive 3j. Axel meter has not enough high sensitivity and accelerated speed. Thus, the sensitivity is determined by the magnitude of the deviation of the surface of a liquid when the ampoule rotates with an angular velocity W from the position occupied by the fluid in the ampoule at W. Yu. High sensitivity cannot be achieved for constructive reasons, since for measuring the magnitude 3. 8.5 "of the order of IO m / s, it is necessary to have a vertical size of the ampoule. / V 10m, it is difficult to carry out practical. Accuracy measurement accuracy is low due to the fact that the accelerometer has a temperature, drift and is sensitive to the influence of lateral and vibration accelerations. In order to improve sensitivity and measurement of accelerations, a differential amplifier and a mirror position indicator relative to the photo detector are introduced into the accelerometer, while the liquid sensor is a transparent tube filled with a liquid with a gas bubble and located under the iron to the axis of rotation, and information is made in the form of a parallel light beam shaper mounted on one side of the ampoule, a mirror mounted on the rotation axis on the other side of the ampoule, and ennogo on the axis of rotation, the output of the photodetector is connected to one input of a differential amplifier whose other input is connected to output annunciator mirror position, and the output of the amplifier is connected to the regulator drive rotational speed. The drawing shows a simplified structural diagram of an accelerometer. The device comprises a platform 1 on which a liquid sensor is installed at an angle to it, made in the form of a transparent tube 2 filled with a liquid with a gas bubble. The tube 2 is partially filled with a wetting fluid in such a way that the remaining space forms a gas bubble filled with saturated liquid vapors. Only under these conditions there is no dry friction (such as sticking a puff to the walls of tube 2). Platform 1 is combined with a drive motor 3. The data acquisition system includes a driver of a parallel light beam 4, a mirror 5, and a photo detector 6. The shaper of the parallel light beam 4 and the mirror 5 are mounted on platform 1 rigidly with respect to the tube 2. The output of the photodetector 6 is connected to one of the Compressor Differential Amplifier 7, the second input of which is connected to the output of the photodetector of the mirror relative to the photo photo. and the output from the motor input of the drive 3. The motor output from drive 3 to 4 is the same to the input of the recording device O. The device operates as follows. Platform 1 is driven by a motor-driven 3 at a constant speed CLo. The tube 2 is illuminated by a parallel beam of light from the imaging unit 4, which is rotated together with the tube 2 and the mirror 5. At the same time, the puff of gas, located in the tube 2, is projected with the help of the mirror 5 on the photo. a transceiver 6, which is placed in such a way that only half of the puzzling image gets into it alternately during one period of rotation of the tube 2; either lower or upper. These moments are determined by the signal from the photointerrupter 8, this results in reading information from the photodetector 6 and both signals are fed to the input of the differential amplifier 7. In the case of two signals coming from the photoreceiver 6 in one rotation period of platform 1, they are equal to the amplifier 7 does not receive a control signal to the motor-drive 3. If the signals are not equal (i.e., a change in the current vertical acceleration occurs), the amplifier 7 generates a control signal to the motor-drive 3, which leads to a change in speed Yeni platform 1 in the direction of eliminating the mismatch. The measuring device 9 generates a change in the rotational speed D W o I which carries information about the measured acceleration. Such a removal of information about the position of the gas puff excludes the drift of H} 71b-point. devices by changing the characteristics of the photodetector 6 and the amplifier 7 for. the time which is longer than the period of rotation of the platform 1. As a result, the acceleration measurement speed is higher. The design has a relatively high sensitivity due to the determination of the displacement of the gas puff position from the dynamic equilibrium position when the acceleration changes. The formula of the invention Accelerometer, containing a liquid sensor in the form of an ampoule, partly filled with a liquid, a drive with a speed control of the drive, providing rotation of the sensor, and a system of fluid information about the state of the liquid, which is intended to increase the sensitivity and accuracy of acceleration measurement; a differential amplifier and a mirror position indicator relative to a photodetector are inserted into the accelerometer; and the liquid sensor is made in the form of a transparent tube filled with a gas bubble liquid and located at an angle to the axis of rotation, the information acquisition system is made in the form of a parallel light beam shaper mounted on one ampoule side, a mirror mounted on the rotation axis on the other side, and a photodetector mounted along the rotation axis, the output of the photodetector connected to one

из входов дифференциального усилител , другой вход которого соединен с выходом сигнализатора положени зеркала, а выход усилител соединен с регул тором скорости вращени привода.from the inputs of the differential amplifier, the other input of which is connected to the output of the mirror position indicator, and the output of the amplifier is connected to the speed controller of the drive.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство CCCF № 475352, кл. G 01 Р 15/О8, 04.07.73.1. Certificate of CCCF No. 475352, cl. G 01 R 15 / O8 04.07.73.

2.Авторское свидетельство СССР № 446833, кл. G О1 Р 15/О8, 16.01.73.2. USSR author's certificate number 446833, cl. G O1 P 15 / O8, 01.16.73.

3.Авторское свидетельство СССР 494698, кл. Q О1 Р 15/О8, 1О.О4.74 (прототип).3. Authors certificate of the USSR 494698, cl. Q O1 P 15 / O8, 1O.O4.74 (prototype).

Claims

Claim

An accelerometer containing a liquid sensor in the form of an ampoule, partially filled with liquid, a drive with a drive speed controller that provides rotation of the sensor, and a system for recording information about the state of the liquid, about t l 853554

5, in order to increase the sensitivity and accuracy of the Acceleration Measurement, a differential amplifier and a mirror position indicator relative to the photodetector are introduced into the accelerometer, and the liquid sensor is made in the form of a transparent tube filled with liquid with a gas bubble and located at an angle to the axis of rotation, the system the information is made in the form of a shaper of a parallel beam of light mounted on one side of the ampoule, a mirror mounted on the axis of rotation on its other side, and a photodetector installed claimed by the rotation axis, whereby the photodetector output is connected to one input of the differential amplifier, _(the other input of which is connected to the output mirror position indicator, and an amplifier output coupled to the controller ₅ drives speed.