基于滤振设计的快速稳定液体开关制造技术

本发明专利技术公开了一种基于滤振设计的快速稳定液体开关，由一个玻璃上盖和基座组成密闭结构，玻璃上盖内表面是凹球面，在基座的内表面上等距离地有四个作为电极的接触点，接触点与基座外表面的螺塞连接，在所述液体开关的内部空间充有导电液体和液体介质，所述的液体介质与导电液体不相容。本发明专利技术根据不同的测量要求配置液体介质，增加对滤除振动的设计方法的考虑，对周围的环境振动进行滤除。将气泡换成根据振动源不同算出的系统动态特性时需要的液体介质，达到快速滤除周围振动的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于惯性
，具体涉及一种液体水平开关，特别是基于滤振设计的快速稳定液体开关。
技术介绍
野外导弹部队要求在到达指定目标的短时间内，就找到地平，使得陀螺地平仪能够快速稳定。陀螺地平仪是提供飞机俯仰角和倾斜角的装置，其陀螺角动量被要求随时指向当地地垂线方向。但是，陀螺角动量只具备方位稳定性，不具备方位选择性，因此，通常采用液体开关来敏感陀螺角动量是否垂直于当地水平面，一般来说，当飞机无水平加速度且陀螺角动量垂直于水平面时，在液体开关四个电极中流过的电流相等；而当飞机无水平加速度且陀螺角动量不垂直于水平面时，液体开关四个电极中流过的电流不相等，将这些电极的电流正确引出，并输入给不同的修正电机，即可使修正电机产生力矩，驱使角动量进动直至该角动量与当地水平面垂直。在发射场地，有很多微小的振动会给陀螺地平仪寻找地平带来干扰。这些微小振动包括各种复杂的因素，例如附近发电机的振动，地壳运动的振动，人或车行进时的振动等等。现有的液体开关结构如图1a所示，由一个玻璃上盖1和基座2组成的密闭结构，玻璃上盖1内表面是凹球面。在基座2的内表面上等距离地有四个作为电极的接触点3，如图1b所示，接触点3的材料为铂条，接触点3与基座2外表面的螺塞4连接。在所述液体开关的内部空间充有导电液体5并留一个气泡6。当液体开关处于水平位置时，气泡6遮盖四个电极的量相等，处于相对位置的两个电极通过一对匹配电阻而连成桥式电路。交流电压加在基座电极和两对匹配电阻的公共点之间，这就形成两个交流电阻电桥，其输出电压对应于气泡6绕两个正交水平轴线的运动。若液体开关绕地垂直轴线倾斜θ角，由于气泡6相对重力的位置不变，则气泡6对某一电极的遮盖量减小，如图1b，而遮盖共对面电极的量增大，这时桥式电路就不平衡，在液体开关倾斜角θ较小时，电路的输出电压与液体开关的倾斜角成线性函数关系。当飞机无水平加速度且陀螺角动量垂直于水平面时，在液体开关四个电极中流过的电流相等；而当飞机无水平加速度且陀螺角动量不垂直于水平面时，液体开关四个电极中流过的电流不相等，将这些电极的电流通过螺塞4正确引出，并输入给不同的修正电机，即可使修正电机产生力矩，驱使角动量进动直至该角动量与当地水平面垂直。现有液体开关的缺点是没有专门考虑现场的振动问题，没有对滤除振动的的考虑，对周围环境振动的滤除效果不明显。
技术实现思路
本专利技术提供一种快速稳定液体开关，通过用其他某种液体介质来替换液体开关中的气泡，从而改变阻尼，来达到尽量不响应小振动的影响，达到基于滤振设计的快速稳定的效果。-->本专利技术提供的快速稳定液体开关是对现有技术中的液体开关进行改进得到的，将现有技术中液体开关的气泡部分换成液体介质，利用导电液体和接触点的一定面积接触形成一个导电回路，导电液体和接触点的接触面积的大小取决于液体开关整体偏离垂直轴线的角偏差，即倾斜角θ。本专利技术中的液体开关在玻璃上盖1上设置一个注入液体的开口，液体注入液体开关内部后，开口通过螺栓密封。所述的液体介质7与导电液体不相容，并且液体介质7的密度小于导电液体的密度，对接触点处的金属没有腐蚀性。本专利技术的优点在于：(1)根据不同的测量要求配置电解质的成份比例，需要改变和配置电解质的成份比例，增加对滤除振动的设计方法的考虑，对周围的环境振动进行滤除。(2)将气泡换成根据振动源不同算出的系统动态特性时需要的液体介质，达到快速滤除周围振动的效果。附图说明图1a是现有技术中的液体开关的结构示意图；图1b是现有技术中的液体开关的剖面图；图2是本专利技术的液体开关的结构示意图；图3是本专利技术的液体开关的原理示意图图4是机体坐标系示意图；图5是本专利技术提供的液体开关的坐标示意图；图6是系统加速度0～2000Hz扫描振动曲线；图7是扫描振动时系统器件输出；图8是系统和振动台面加速度0～2000Hz扫描振动曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术提供的快速稳定液体开关进行详细说明。本专利技术提供的快速稳定液体开关是对现有技术中的液体开关进行改进得到的，如图2所示，将现有技术中液体开关的气泡部分换成液体介质7，利用导电液体5和接触点3的一定面积接触形成一个导电回路，导电液体5和接触点3的接触面积的大小取决于液体开关整体偏离垂直轴线的角偏差，即倾斜角θ。本专利技术中的液体开关在玻璃上盖1上设置一个注入液体的开口8，液体注入液体开关内部后，开口8通过螺栓密封。所述的液体介质7与导电液体5不相容，并且液体介质7的密度小于导电液体5的密度，对接触点3处的金属没有腐蚀性。所述液体介质的体积与导电溶液体积比满足如下条件：25℃温度条件下，液体开关水平放置时，电阻值为269-369欧姆；液体开关倾斜±15角分时，最大电阻应不小于2500欧姆；液体开关倾斜±30角分时，最大电阻应不小于2500欧姆，最小电阻应不大于180欧姆。如果导电溶液选为氯化锂，液体介质选为硅油，这样液体开关对振动频率为0～2000Hz的振动具有很好的滤振效果。液体开关本来是一较为扁平的容器，内有导电液体。在有水平加速度的情况下，导电液体内部不仅有层流，还将有紊流，为方便说明本专利技术液体开关的快速稳定特点，假设液体开关为一个球状容器，如图3所示，球状容器半径为r。液体开关内部有液体介质7和导-->电液体5，图3中的区域I为液体介质7，区域II和III为导电液体5，其中区域III的体积与区域I的体积一样大，且与区域I相对球心O点是对称的。如果有办法将区域III中的导电液体5换成区域I中的液体介质7且仍保持在区域III的位置，则球状容器中的液体介质7与导电液体5的质量相对于容器中心O点对称，因此不论液体开关朝那个方向有加速度，液体开关内的导电液体5都不会受到任何力矩。但事实上区域III的导电液体5比区域I的液体介质7重，二者的质量差为Δm，则Δm＝mIII-mI，其中，mIII为区域III中的导电液体5质量，mI为区域I中的的液体介质7质量，区域III的质心与球状容器中心O的距离为d。设定坐标系如下：地理坐标系：XgYgZg(东，北，天)；地平坐标系：XhYhZh，航向角ψ，如图4；陀螺地平仪无随动环，外环坐标系为：XaYaZa；陀螺地平仪无随动环，内环坐标系为：XbYbZb，液体开关的液面坐标系：X1Y1Z1；机体坐标系与陀螺壳体坐标系一致为：XcYcZc(图5)；设飞机的俯仰角θ＝0，倾斜角δ＝0，则XcYcZc与XhYhZh也一致，地理纬度L，飞行速度V，ψ为航向角(图4)，Re为地球半径，ωe为地球自转角速度。上述几个坐标系之间的关系如下：假设飞机沿机体坐标系或陀螺壳体坐标系的Xc轴有加速度导电液体与球状容器之间有阻尼的条件下，质量差Δm受到的惯性力FI和重力FG，FG＝Δm·g。如图3所示，液体开关内液体介质7和导电液体5绕液体开关的液面坐标系X1Y1Z1中的X1、Y1轴的转动惯量相同，用I表示，液体介质和导电液体之间的阻尼系数用D表示，则有对于Y1轴方向：I(θy··+σy··)=-Dσy··+d·cos(θy+σy)本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于滤振设计的快速稳定液体开关，其特征在于：所述的液体开关由一个玻璃上盖和基座组成密闭结构，玻璃上盖内表面是凹球面，在基座的内表面上等距离地有四个作为电极的接触点，接触点与基座外表面的螺塞连接，在所述液体开关的内部空间充有导电液体和液体介质，所述的液体介质与导电液体不相容。

【技术特征摘要】
1.基于滤振设计的快速稳定液体开关，其特征在于：所述的液体开关由一个玻璃上盖和基座组成密闭结构，玻璃上盖内表面是凹球面，在基座的内表面上等距离地有四个作为电极的接触点，接触点与基座外表面的螺塞连接，在所述液体开关的内部空间充有导电液体和液体介质，所述的液体介质与导电液体不相容。2.根据权利要求1所述的基于滤振设计的快速稳定液体开关，其特征在于：所述的液体介质与导电液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张李勇，冉跃龙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]