Преобразователь для измерения угловых линейных ускорений

Преобразователи ускорения, вибрации и удара

Механические преобразователи

К этой группе измерительных преобразователей относится преобразователи, для которых выходной величиной является такие параметры как масса, сила, вес, давление и т.д. Эти величины связаны как между собой, так и с параметрами других групп. Преобразователи, в основе принцип действия механических преобразователей лежат законы механики твердых тел, жидких и газообразных веществ

Согласно закону Ньютона в ускорение входит в соотношение между силой и массой, поэтому преобразователь для измерения ускорения (акселерометр) использует физические явления позволяющие получить на основе этого соотношения электрический сигнал для оператора. Существует по схемному решению различные преобразователи. Однако, основой для всех этих преобразователей является сейсмический преобразователь, конструктивная схема которого имеет следующий вид:

Где: 1) Корпус; 2) Демпфер (успокоитель); 3) Чувствительный элемент;

4) Возвратная пружина

Систематический преобразователь состоит во-первых из механической части включающей в себя чувствительный элемент в виде массы(m) и элементы связывающие её с корпусом, во-вторых из устройства преобразования в электрический сигнал параметров движения этого явления. В такой подстановке можно считать, что эта механическая система имеет одну степень свободы. Принцип действия преобразователя основан на использовании сил инерции Q_n или моментов инерции M_n возникающих при движении тела массы m с ускорением a. О величине силы инерции Q = -ma при известной массе m определяют ускорение:

a =;

Сила инерции Q_i может быть измерена различными методами. Наиболее простым является метод уравновешивания инерционной силы Q_i силой упругости пружины Q_n. Здесь инерционное тело массой с коэффициентом жесткости k и демпфером. При отсутствии линейных ускорений вдоль оси y (ось чувствительности) тело находится в нейтральном положении.

Под влиянием измеряемого ускорения a действующего вдоль оси y тело будет перемещаться. При этом перемещение будет противодействовать эквивалентная сила упругости пружины. Если измеряемое ускорение постоянно, то условием равновесия будет равенство силы инерции пружины Q_n. Отсюда следует, что сила жесткости пружины будет равна Q_n = kb, где b – величина отклонения тела от нейтрального положения. Окончательно

a =

Ускорение прямо пропорционально перемещению.

Конструктивная схема этого преобразователя имеет следующий вид: