SU1578661A1

SU1578661A1 - Electrokinetic angular accelerometer

Info

Publication number: SU1578661A1
Application number: SU884366240A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Ильич Петлин
Original assignee: Краснодарское Отделение С Опытным Производством Научно-Исследовательского Института Источников Тока
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1990-07-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано как датчик угловых ускорений. Целью изобретени вл етс повышение точности и надежности. При воздействии углового ускорени за счет инерционности жидкости, размещенной в торовой трубе 2, на упругих элементах 3 преобразователей потока, установленных в корпусе 1, возникает перепад давлени , который приводит к протеканию рабочей жидкости через пористую перегородку 6. В результате на электродах 7, выполненных в виде сегментов, возникает электрокинетический потенциал течени , который снимаетс с токоотводов 9. При изменении температуры объемное расширение рабочей и инерционной жидкостей, компенсируетс упругостью гибких элементов компенсатора 16, и разделенного жесткой перегородкой. В каналах 14, соедин ющих объем полостей преобразовател с объемом компенсатора 16, установлен запорный элемент, выполненный, например, в виде мембраны , раздел ющей каналы 14 на два канала. При этом плоска центральна часть мембраны установлена с зазором относительно второй части канала, а в зигах выполнены отверсти . Така конструкци запорного элемента обеспечивает беспреп тственное перетекание жидкости от температурных воздействий и существенно повышает гидравлическое сопротивление каналов при воздействии измер емых воздействий во всем диапазоне рабочих частот. Применение звукоизол ционного экрана 23 на корпусе 1 акселерометра значительно снижает уровень шумов акустических частот и практически не оказывает вли ни на снижение выходного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used as an angular acceleration sensor. The aim of the invention is to increase accuracy and reliability. When exposed to angular acceleration due to the inertia of the fluid placed in the torus tube 2, a pressure drop occurs on the elastic elements 3 of the flow transducers installed in the housing 1, which causes the working fluid to flow through the porous partition 6. As a result, the electrodes 7 made in in the form of segments, the electrokinetic potential of a current arises, which is removed from the current leads 9. With a change in temperature, the volume expansion of the working and inertial liquids is compensated by the elasticity of the flexible element in compensator 16, and the divided rigid wall. In the channels 14 connecting the volume of the transducer cavities with the volume of the compensator 16, a stop element is installed, made, for example, in the form of a membrane dividing the channels 14 into two channels. In this case, the flat central part of the membrane is installed with a gap relative to the second part of the channel, and holes are made in the ridges. Such a design of the locking element ensures the smooth flow of fluid from temperature effects and significantly increases the flow resistance of the channels when exposed to measurable effects over the entire range of operating frequencies. The use of a sound insulating screen 23 on the case 1 of the accelerometer significantly reduces the noise level of acoustic frequencies and has practically no effect on the reduction of the output signal. 2 hp f-ly, 5 ill.

Description

объемом компенсатора 16, установлен запорный элемент, выполненный, например в виде, мембраны, раздел ющей каналы 14 на два канала. При этом плос- ка центральна часть мембраны установлена с зазором относительно второй части канала, а в зигах выполнены отверсти . Такал конструкци запорного элемента обеспечивает беспреп т- ственное перетекание жидкости от температурных воздействий и существенно повышает гидравлическое сопротивление каналов при воздействии измер емых воздействий во всем диапазоне рабочих частот. Применение звукоизол ционного экрана 23 на корпусе 1 акселерометра значительно снижает уровень шумов акустических частот и практически не оказывает вли ни на снижение выходного сигнала. 2 э,п,ф-лы, 5 ил,the volume of the compensator 16, the locking element is installed, made, for example, in the form of a membrane, dividing the channels 14 into two channels. In this case, the flat central part of the membrane is installed with a gap relative to the second part of the channel, and holes are made in the ridges. Such a design of the locking element ensures unobstructed flow of fluid from temperature effects and significantly increases the flow resistance of the channels when exposed to measurable effects over the entire range of operating frequencies. The use of a sound insulating screen 23 on the case 1 of the accelerometer significantly reduces the noise level of acoustic frequencies and has practically no effect on the reduction of the output signal. 2 e, n, f-ly, 5 silt,

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к элект - рохимическим преобразовател м информации , и может быть использовано как датчик угловых ускорений во многих област х науки и техники.The invention relates to a measurement technique, in particular to electrochemical converters of information, and can be used as an angular acceleration sensor in many fields of science and technology.

Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности и повышение надежности .The aim of the invention is to increase sensitivity and increase reliability.

На фиг. I1 изображена проекци электрокинетического углового акселеромет- paj на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 и 4 - проекции пористой перегородки с электродами; на фиг. 5 - узел I на фиг, 1.FIG. I1 is a projection of the electrokinetic angular accelerometer paj in FIG. 2 shows section A-A in FIG. one; FIGS. 3 and 4 are projections of a porous partition with electrodes; in fig. 5 - node I in FIG. 1.

Электрокинетический угловой акселерометр содержит корпус 1, в котором равномерно по окружности размещены преобразователи потока. Количество преобразователей потока в корпусе 1 может быть любое, но не менее двух.The electrokinetic angular accelerometer includes a housing 1, in which flow transducers are placed evenly around the circumference. The number of flow transducers in case 1 can be any, but not less than two.

Между преобразовател ми потока установлена торова труба 2, внутренний объем которой отделен от объема преобразовател упругим элементом- мембраной 3, Внутренн полость преобразовател потока заполнена рабочей жидкостью 4, внутренн полостъA torus tube 2 is installed between the flow transducers, the internal volume of which is separated from the volume of the transducer by an elastic element-membrane 3. The internal cavity of the flow transducer is filled with working fluid 4, the internal cavity

ТОрОВОЙ ТрубЫ 2 - ЖИДКОСТЬЮ 5, ПЛОТ- TORQUE PIPE 2 - LIQUID 5, LARGE

ность которой больше плотности рабочей жидкости 4. Жидкость 5 вл етс основным инерционным телом акселерометра , Такой жидкостью могут быть растворы т желых металлов или ртуть, или раствор золота в ртути, В преобразователе потока установлена, например , с помощью суперцемента, пориста перегородка 6, с размещенными на ней с обоих сторон электродами 7, которые через проводники 8 соединены с герметичными -токоотводами 9. Каждый электрод 7 разделен на два сегмента 10 так, что электрическое сопротивлениеwhich is greater than the density of the working fluid 4. Fluid 5 is the main inertial body of the accelerometer. Such liquids can be heavy metal solutions or mercury, or gold solution in mercury. In the flow converter installed, for example, using super cement, porous partition 6, s placed on it on both sides by the electrodes 7, which through the conductors 8 are connected to hermetic - outlets 9. Each electrode 7 is divided into two segments 10 so that the electrical resistance

между сегментами больше или равно сопротивлению пористой перегородки под площадью сегмента. Противоположные сегменты 10 соединены проводником 1I через отверстие 12, образу попарное последовательное соединение двух пар электродов, размещенных на одной перегородке . Соединени электродных сегментов можно провести путем металлизации отверстий 12,between the segments is greater than or equal to the resistance of the porous partition under the area of the segment. The opposite segments 10 are connected by conductor 1I through the opening 12, forming a pair-wise serial connection of two pairs of electrodes placed on one partition. Connections of the electrode segments can be made by metallizing the holes 12,

В корпусе полости преобразовател In the case of the transducer cavity

1и торовой 2 выполнены отверсти 13, через которые и каналы 14 рабоча и инерционна жидкости сообщаютс с полост ми 15 термокомпенсатора 16, разделенного жесткой перегородкой 17, образу два независимых термокомпенсатора, В торцах корпуса компенсатора 16 установлены упругие элементы 18, например мембраны.1 and torus 2, holes 13 are made through which both channels 14 of the working and inertial fluids communicate with cavities 15 of a thermal compensator 16 divided by a rigid partition 17 to form two independent thermal compensators. Elastic elements 18, for example, membranes, are installed at the ends of the compensator 16.

Каналы 14, соедин ющие полость корпусов 1 с термокомгенсатором объема жидкости, могут быть как с левой, так и с правой стороны от перегородки 6. Гидравлическое сопротивление каналов 14 и отверстий 13 определ етс конструктивно и может быть меньше гидравлического сопротивлени пористой перегородки . При этом упругое сопротивление упругого элемента 18 должно быть больше упругого сопротивлени упругих элементов 3 и гидравлического сопротивлени перегородок 6, IThe channels 14 connecting the cavity of the housing 1 with the liquid volume thermocouple can be either on the left or right side of the partition 6. The hydraulic resistance of the channels 14 and holes 13 is structurally determined and can be less than the hydraulic resistance of the porous partition. At the same time, the elastic resistance of the elastic element 18 must be greater than the elastic resistance of the elastic elements 3 and the hydraulic resistance of the partitions 6, I

Дл исключени зависимости метрологических характеристик акселерометра1 от упругого сопротивлени мембраны 18 в каналах 14 установлен запорный элемент , в котором канал 14 разделен наTo eliminate the dependence of the metrological characteristics of the accelerometer 1 on the elastic resistance of the membrane 18, in the channels 14 a stop element is installed, in which the channel 14 is divided into

2части. Обе части соединены друг с другом и с кромкой мембраны 19, например , с помощью сварки, В мембране 19 выполнены отверсти 20 в гофре 21 с эффективной жесткой плоскостью 22,2 parts. Both parts are connected to each other and to the edge of the membrane 19, for example, by welding. In the membrane 19, holes 20 are made in the corrugation 21 with an effective rigid plane 22,

5151

причем жесткость мембраны 19 должна быть меньше жесткости упругих элементов 3, а гидравлическое сопротивлени отверстий 20 должно быть больше гидравлического сопротивлени каналов . 14, При применении запорного элемента в канале 14 возможно выполнение акселерометра с двум каналами, отход щими от каждого корпуса 1, что уменьшает искажающие воздействи из- за несимметричности расположени перегородки 6 и элементов 3. Акселерометр экранирован, звукоизол ционным экраном 23, выполненным, например, из звукоизол ционной резины или пластмассы или из другого звукоизол ционного материала путем обмотки или приклейки , или опрессовки, или напылени , или вулканизации.moreover, the rigidity of the membrane 19 should be less than the rigidity of the elastic elements 3, and the hydraulic resistance of the holes 20 should be greater than the hydraulic resistance of the channels. 14, When using a locking element in channel 14, it is possible to perform an accelerometer with two channels extending from each housing 1, which reduces the distorting effects due to asymmetry of the arrangement of the partition 6 and elements 3. The accelerometer is shielded by an acoustic insulation screen 23, for example from sound insulating rubber or plastic or from another sound insulating material by winding or gluing, or crimping, or spraying, or vulcanizing.

Электрокинетический угловой акселерометр работает следующим образом.Electrokinetic angular accelerometer works as follows.

При воздействии углового ускорени жидкости 4 и 5 вследствие своей инерционности перемещаютс в корпусе 1 и в части торовой трубы 2, а на электродах 7 пористой перегородки 6 возникает электрокинетический ток, пропорциональный ускорению. Вследствие того, что плотность жидкости 5 больше плотности рабочей жидкости 4, жидкость 5 через упругие элементы 3 создает оолее высокий перепад давлени дР на перегородке 6, а возрастание ЈР вызывает увеличение объемной скорости рабочей жидкости 4 через перегородку 6, что, в свою очередь, вызывает больший электрокинетический ток на электродах 7,When exposed to angular acceleration, fluids 4 and 5, due to their inertia, move in housing 1 and in part of torus tube 2, and electrokinetic current 7 of porous partition 6 produces an electrokinetic current proportional to the acceleration. Due to the fact that the density of the fluid 5 is greater than the density of the working fluid 4, the fluid 5 through the elastic elements 3 creates a higher pressure drop dP on the partition 6, and an increase in ЈР causes an increase in the volumetric velocity of the working fluid 4 through the partition 6, which, in turn, causes greater electrokinetic current on the electrodes 7,

Звукоизол ционный -экран 23 уменьшает проникновение акустических колебаний в полости корпуса 1 и трубы 2 и передачу этих колебаний частикам жидкостей 4 и 5, уменьша акустическое давление в полост х, снижа уровень шумов.The sound-insulating screen 23 reduces the penetration of acoustic oscillations into the cavities of housing 1 and pipe 2 and the transmission of these oscillations to particles of liquids 4 and 5, reducing the acoustic pressure in the cavities, reducing the noise level.

В запорном элементе при воздействи х углового ускорени давление в полости корпуса 1 поджимает эффективную полость 22 к торцу части канала 14 из-за большего по сравнению с канлом 14 гидравлического сопротивлени отверстий 20, в результате чего перетока жидкости 4 в полость 15 компен- сатсра нет.In the locking element, under the effects of angular acceleration, the pressure in the cavity of the housing 1 presses the effective cavity 22 to the end part of the channel 14 due to the larger than the hydraulic resistance of the channel 14 of the holes 20, as a result of which there is no flow of liquid 4 into the cavity 15.

При изменении температуры окружающей среды полости 15 компенсатора и за изменени объема жидкости 4 и 5 удлин ютс или сжимаютс .When the ambient temperature changes, the cavity 15 of the compensator and for changes in the volume of the liquid 4 and 5 lengthen or contract.

5five

В этом случае в запорном элементе вследствие большой инерционности изменени температуры, малого коэффициента объемного расширени ацетона возможно беспреп тственное протека- I ние ацетона через отверсти 20 и зазор между плоскост ми 22 и торца части канала 14.In this case, due to the large inertia of temperature change, a small coefficient of volume expansion of acetone, the uninterrupted flow of acetone through the holes 20 and the gap between the planes 22 and the end part of the channel 14 is possible in the locking element.

Использование|жидкостной инерционной массы практически до нул снимает сухое трение при работе акселерометра , что повышает точность и надежность его работы и также приводит к увеличению чувствительности.Using | liquid inertial mass almost to zero removes dry friction when the accelerometer is in operation, which increases the accuracy and reliability of its work and also leads to an increase in sensitivity.

Claims

1. Electrokinetic angular accelerometer, comprising a housing with flow transducers installed uniformly around it, inertial bodies and a primary temperature compensator filled with working fluid and connected to flow transducers by channels, each of which consists of a cylindrical cavity filled with working fluid closed on both elastic elements of the sides, and a porous partition with electrodes installed on it on both sides, made in the form of segments of equal area and connected alternately successively through a hole in the partition, differing from - to - and and - because, in order to increase accuracy and reliability, a second compensator installed in the center of the body is inserted into it, and each inertial body is made in the form of a torus tube, filled liquid with a density greater than the density of the working fluid, and is fixed at the ends of the cavities of the flow transducers, while the second compensator is filled with inertial liquid tep and connected to them by channels,

2, The accelerometer is in accordance with claim 1, 1, which is due to the fact that in the channels connecting the cavities of the flow converter with the first thermal compensator, shut-off elements are installed, each of which contains two channels separated by a flat-centered membrane and mounted on the first the channel, while the flat center of the membrane is placed with a gap relative to the second channel,

five

0

15786618

and in the corrugations of the membrane are made screw-3. Accelerometer on p, 1, about t l isti, hydraulic resistance is co-sensitive with the fact that, it is supplied

These are more hydraulic, anti-sound-proof insulating screen, and the channels are installed outside the housing.

A-l

1It 14 15 rS 18 18 17 1B

/ I I I / ///

I / gv / i g

Fia.Z

23 2 5