СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Известные механические методы измерения ускорений, а также механико-электрические методы (индуктивные, емкостные, пьезоэлектрические, электродинамические и др.), основаны на использовании инертных масс, которые так или иначе реагируют на изменение ускорения, вследствие чего этим методам присущи общие методические ошибки, обусловленные некоторой инерционностью приборов.

Предлагаемый способ заключается в том, что измерение ускорений производят по местному изменению физических свойств (плотности, теплопроводности и т.д.) газа, заключенного в герметически закрытой трубке, подвергаемой действию направленного вдоль ее оси измеряемого ускорения. Для увеличения местных изменений физических свойств газа трубку заполняют смесью тяжелого и легкого газов. Изменение физических свойств определяют электрическим путем.

Такой способ позволяет построить легкие малоинерционные приборы, замеряющие ускорения с большей точностью, чем известные приборы.

На чертеже изображены схемы устройства для измерения угловых и линейных ускорений описываемым способом: на Фиг. 1 - схема устройства измерения ускорений по изменению плотности газа; на фиг. 2 - схема устройства измерения ускорений по изменению теплопроводности газа.

В запаянной стеклянной трубке 1 (или трубке из изоляционного материала с большим значением поверхностного сопротивления) вставлены три электрода 2, 3 и 4 (см. Фиг. 1), на которых средний электрод 3 или все электроды покрыты радиоактивным веществом 5, получающим альфа-лучи. Возникающий под действием излучения и приложенного постоянного напряжения ионный тон зависит исключительно от плотности газа между электродами. При отсутствии ускорения устанавливается равновесная и одинаковая плотность в обеих частях трубки 1. При симметричности половинок А и В трубки ионные сопротивления этих половинок одинаковы и разность потенциалов между точками c и d отсутствует. При наличии ускорения в одной половине трубки, например, в части А, возникает уплотнение, а в другой части В - разрежение. Вследствие зависимости пробега альфа-частиц от плотности среды ионное сопротивление части А станет меньше, а сопротивление в части В - больше. Ввиду этого между точками с и d возникает разность потенциалов, пропорциональная ускорению, которая легко может быть измерена электронным усилителем 6 с выходом на измерительный прибор. Эффект изменения сопротивлений может быть значительно усилен применением вместо чистого газа смеси легкого и тяжелого газов, например, водорода и углекислого газа, водорода и сернистого газа, водорода и аргона и др. смесей.

Получив на выходе усилителя напряжение или тон, пропорциональные ускорению, в дальнейшем при необходимости определения скорости или пути производится (обычными схемами) первое и второе интегрирование. При измерении ускорений действующих в нескольких плоскостях устанавливают несколько трубок соответственно числу плоскостей.

Устройство, основанное на методе теплопроводности газов, выполнено следующим образов (см. фиг. 2).

В герметизированной металлической трубке 1 вставлены два одинаковых плечевых элемента 2 и 3 из тонкой платиновой проволоки или другого материала с большим температурным коэфициентом сопротивления. Плечевые элементы о сопротивлениями R₁ и R₂ включены по схеме моста и протекающий по ним тон нагревает их до 100-200°C. R₃ и R₄ - постоянные сопротивления моста. Трубка 1 заполняется смесью легкого и тяжелого газов, например, водорода и аргона. При отсутствии ускорения состав смеси газов одинаков по длине трубки, одинакова и теплопроводность смеси, вследствие чего сопротивления плечевых элементов также одинаковы; между точками c и d разность потенциалов равна нулю и измерительный прибор 4 показывает отсутствие тока. При действии ускорения смесь газов расслаивается и один из плечевых элементов, например, элемент 2 будет окружен смесью газов с большим содержанием водорода, а другой элемент, соответственно, смесью с меньшим содержанием водорода. Вследствие различной теплопроводности, сопротивления плечевых элементов R₁ и R₂ будет различными и мост выйдет из равновесия; через измерительный прибор 4 пойдет ток, пропорциональный ускорению. Шкала прибора может быть проградуирована непосредственно в единицах ускорения.

При необходимости измерения скорости и пройденного пути, между точками с и d включают интегрирующий прибор, например, электрический счетчик, градуированный в единицах скорости или пройденного пути. Для измерения ускорений в двух плоскостях в схему моста включают две взаимно-перпендикулярные герметичные трубки.