RU1777092C - Method of detection of solid body point linear acceleration - Google Patents

Method of detection of solid body point linear acceleration

Info

Publication number
RU1777092C
RU1777092C SU894714153A SU4714153A RU1777092C RU 1777092 C RU1777092 C RU 1777092C SU 894714153 A SU894714153 A SU 894714153A SU 4714153 A SU4714153 A SU 4714153A RU 1777092 C RU1777092 C RU 1777092C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
linear
point
solid body
measuring
solid
Prior art date
Application number
SU894714153A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Николаевич Иванов
Николай Викторович Шепелев
Александр Григорьевич Стрижко
Original Assignee
Научно-Производственное Объединение "Центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Производственное Объединение "Центр" filed Critical Научно-Производственное Объединение "Центр"
Priority to SU894714153A priority Critical patent/RU1777092C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1777092C publication Critical patent/RU1777092C/en

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

Использование изобретение относитс  к области метрологии и приборостроени  и может быть использовано в измерительной и испытательной технике дл  определени  линейного ускорени  любой точки твердого тела. Сущность изобретени  способ предусматривает размещение на твердом теле двух линейакселерометров, измерительные оси которых параллельны координатной оси, а центры инерции чувствительных элементов и точка измерени  расположены на одной пр мой на известных рассто ни х друг от друга в плоскости, перпендикул рной координатной оси 2 илThe invention relates to the field of metrology and instrumentation and can be used in measuring and testing techniques to determine the linear acceleration of any point in a solid body. The inventive method involves placing on a solid two linear accelerometers whose measuring axes are parallel to the coordinate axis, and the centers of inertia of the sensing elements and the measuring point are located on one straight line at known distances from each other in a plane perpendicular to the coordinate axis 2 or

Description

Изобретение относитс  к области метрологии и приборостроени  и может быть использовано в измерительной и испытательной технике дл  определени  линейного ускорени  любой точки твердого тела, например, прибора автоматики.The invention relates to the field of metrology and instrument engineering and can be used in measuring and testing techniques to determine the linear acceleration of any point in a solid body, for example, an automation device.

Известен с пособ измерени  линейного ускорени  точек твердого тела, заключающийс  в установке на его рабочую поверхность четырех линейных акселерометров, измерительные оси которых ориентированы параллельно координатной оси, а центры инерции чувс вительных элементов расположены в вершинах четырехугольника, плоскость которого перпендикул рна координатной оси, причем измер емое ускорение определ етс  как среднеарифметическое значение показаний акселерометров 1.Known for measuring linear acceleration of points of a solid body, it consists of installing four linear accelerometers on its working surface, the measuring axes of which are oriented parallel to the coordinate axis, and the centers of inertia of the sensing elements are located at the vertices of the quadrangle, the plane of which is perpendicular to the coordinate axis, and acceleration is defined as the arithmetic mean of the readings of the accelerometers 1.

Указанный способ обладает недостаточной точностью измерени  линейного ускорени  в конкретной точке твердого тела.This method has insufficient accuracy in measuring linear acceleration at a particular point in a solid.

совершающего сложное движение, а также недостаточным диапазоном измерени , не превышающим верхней границы диапазона измерени  используемых линейных акселерометров .performing a complex movement, as well as an insufficient measuring range not exceeding the upper limit of the measuring range of the linear accelerometers used.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ измерени  ускорени  точки твердого тела, заключающийс  в установке на твердом теле линейного акселерометра с известными метрологическими характеристиками , таким образом, что его измерительна  ось ориентирована параллельно координатной оси, а центр инерции его чувствительного элемента размещен вблизи той точки твердого тела, в которой измер етс  ускорение и предусматривающии также математическую обработку показаний акселерометра 2.Closest to the invention is a method of measuring the acceleration of a point of a solid body, which consists in installing a linear accelerometer with known metrological characteristics on a solid body, so that its measuring axis is oriented parallel to the coordinate axis, and the center of inertia of its sensor is located near that point of the solid in which acceleration is measured and also includes mathematical processing of the readings of the accelerometer 2.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерений в случае сложного закона движени  твердого гела, котора  обусловлена наличием методичесл СThe disadvantage of this method is the low measurement accuracy in the case of a complex law of motion of the solid gel, which is due to the presence of methodology C

х| х| о юx | x | about y

юYu

ской погрешности измерений, возникающей вследствие того, что нельз  по конструктивным соображени м точно совместить центр инерции чувствительного элемента линейного акселерометра с той точкой твердого тела, в которой должно быть измерено ускорение. Указанный недостаток возникает , например, в случае, когда точка измерени  находитс  внутри твердого тела и недоступна дл  размещени  в ней акселерометра , или когда необходимо произвести измерение сразу трех проекций вектора линейного ускорени  точки твердого тела на координатные оси, т.к. нельз  разместить в одной точке твердого тела сразу три акселерометра .This is due to the fact that it is impossible for structural reasons to precisely match the center of inertia of the sensitive element of the linear accelerometer with that point of the solid at which the acceleration should be measured. This drawback arises, for example, in the case when the measuring point is inside the solid and is not accessible for placing the accelerometer in it, or when it is necessary to measure three projections of the linear acceleration vector of the solid point on the coordinate axes at once, because it is impossible to place three accelerometers at once in one point of a solid body.

Вторым недостатком известного способа  вл етс  невозможность выполнени  измерений о том случае, если измер емое ускорение настолько велико, что его значение в точке измерени  превосходит верхнюю границу диапазона измерени  используемых или известных линейных акселерометров .A second disadvantage of the known method is the impossibility of taking measurements if the measured acceleration is so great that its value at the measurement point exceeds the upper limit of the measuring range of the used or known linear accelerometers.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  ускорени  в случае сложного закона движени  твердого тела и расширение диапазона измерени . а Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе, определени  линейного ускорени  точки твердого тела, заключающемс  в установке на твердом теле линейного акселерометра с известными метрологическими характеристиками, изме- рительнап ось которого ориентирована параллельно координатной оси, и в последующей математической обработке показаний акселерометра, предварительно устанавливают на твердое тело второй линейный акселерометр с известными метрологическими характеристиками, измерительную ось которого ориентируют параллельно координатной оси, причем центры инерции чувствительных элементов линейных акселерометров расположены на рассто ни х соответственно hi и h2 отточки измерени  и на одной пр мой, проход щей через точку измерени  перпендикул рно координатной оси,а величинулинейного ускорени  точки твердого тела определ ют из Соотношени The aim of the invention is to increase the accuracy of determining acceleration in the case of the complex law of motion of a solid body and to expand the measuring range. a The goal is achieved in that in the known method, determining the linear acceleration of a point of a solid body, which consists in installing a linear accelerometer with known metrological characteristics on a solid body, the measuring axis of which is oriented parallel to the coordinate axis, and in the subsequent mathematical processing of the accelerometer readings a second linear accelerometer with known metrological characteristics is installed on a solid body, the measuring axis of which is oriented by parallel to the coordinate axis, and the centers of inertia of the sensitive elements of linear accelerometers are located at distances hi and h2 of the measurement point, respectively, and on one straight line passing through the measurement point perpendicular to the coordinate axis, and the linear acceleration of the solid point is determined from the Ratio

./M..iattA2J V(A1) ..„)./M..iattA2J V (A1) .. „)

где ау (А1), ау (А2) - ускорени  в точках А1 и А2, измер емые первым и вторым линейными акселерометрами соответственно и определ емые путем, математической обработки их показаний; знак + относитс  к случаю, когда акселерометры расположены по разные стороны от точки измерени , а знак - - к случаю, когда акселерометры расположены по одну сторону от точки измерени .where ay (A1), ay (A2) are the accelerations at points A1 and A2, measured by the first and second linear accelerometers, respectively, and determined by mathematical processing of their readings; the + sign refers to the case when the accelerometers are located on different sides of the measuring point, and the sign - to the case when the accelerometers are located on one side of the measuring point.

В предложенном способе измерени In the proposed measurement method

применение второго линейного акселерометра с известными метрологическими характеристиками , центр инерции чувствительного элемента которого расположен на пр мой, перпендикул рной координатной оси, и проход щей через точку измерени  и центр инерции чувствительного элемента первого акселерометра, а измерительна  ось параллельна координатнойthe use of a second linear accelerometer with known metrological characteristics, the center of inertia of the sensitive element of which is located on a straight, perpendicular coordinate axis, and passing through the measuring point and the center of inertia of the sensitive element of the first accelerometer, and the measuring axis is parallel to the coordinate

оси, позвол ет в .совокупности с перечисленными признаками известного способа исключить вышеуказанную методическую погрешность измерени  в случае сложного закона движени  твердого тела, а также расширить диапазон измерений.axis, allows, together with the listed features of the known method, to eliminate the above methodological measurement error in the case of a complex law of motion of a solid body, as well as to expand the measurement range.

На фиг.1 представлено движущеес  по сложному закону твердое тело, в точке М которого измер етс  проекци  вектора линейного ускорени  на жестко св занную сFigure 1 shows a rigid body moving in a complex law, at the point M of which the projection of the linear acceleration vector onto a rigidly connected

телом координатную ось O Y ; на фиг.2 в качестве примера реализации способа определени  ускорени  точки твердого тела представлен канал измерени  проекции вектора линейного ускорени  ах (М) точки Мthe body coordinate axis O Y; figure 2 as an example of the implementation of the method for determining the acceleration of a point of a solid body presents a channel for measuring the projection of the linear acceleration vector ax (M) of point M

платформы центрифуги, вращающейс  по сложному закону.complex centrifuge platforms.

На фиг.1 прин ты следующие обозначени : М - точка твердого тела, в которой необходимо измерить проекцию а/(М) векIn Fig. 1, the following notation is adopted: M is the point of the solid at which it is necessary to measure the projection a / (M) of the eyelids

тора линейного ускорени  S (М) на ось О У координатной системы O X Y Z , жестко св занной с телом; п- плоскость, проход ща  через точку М твердого тела перпендикул рна координатной оси O Y ; A1.-A2 точки , в которых располагаютс  центры инерции чувствительных элементов соответственно первого и второго линейных акселерометров; hi, h2 - рассто ни , от точки М до точек Л1 и А2 соответственно; MX пр ма , параллельна  оси 0 ХУ;a linear acceleration torus S (M) to the axis O of the coordinate system O X Y Z rigidly connected to the body; n is a plane passing through a point M of a solid body perpendicular to the coordinate axis O Y; A1.-A2 are the points at which the centers of inertia of the sensing elements are located, respectively, of the first and second linear accelerometers; hi, h2 are the distances from point M to points A1 and A2, respectively; MX straight parallel to axis 0 of the XY;

а- угол между пр мыми MX и А1А2; PAL ГАЗ. Рм -соответственно радиус-векторы точек А1, А2 и М.a is the angle between the straight MX and A1A2; PAL GAS. Pm, respectively, the radius vectors of the points A1, A2 and M.

На фиг.2 обозначено: 1 - первый линейный акселерометр; 2. - второй линейный акселерометр; 3 - платформа центрифуги; 4 - токосъем; 5 - блок вычислени  ускорени . Остальные обозначени  аналогичны.Figure 2 indicates: 1 - the first linear accelerometer; 2. - the second linear accelerometer; 3 - centrifuge platform; 4 - current collector; 5 is an acceleration calculation unit. The remaining symbols are similar.

Вектор линейного ускорени , который вThe linear acceleration vector, which

принципе может быть измерен с помощью акселерометров а(М), а также его проекци  на координатную ось OV могут быть записаны в видеIn principle, it can be measured using accelerometers a (M), and its projection onto the coordinate axis OV can be written as

а(М) гхгм+ 5-(ш-гм)-и )2 гм-g + ao v .a (M) ghgm + 5- (w-hm) -i) 2 hm-g + ao v.

(2)(2)

ay (M) ezv-ex z + о/(одс х +ay (M) ezv-ex z + o / (ods x +

tuy y + ufe z )- wzy Qy .+ 3oy (3) где Б, Ex, Јz - соответственно вектор углово- го ускорени  твердого тела и его проекции на координатные оси ОХ и О Z :tuy y + ufe z) - wzy Qy. + 3oy (3) where B, Ex, Јz are the angular acceleration vector of a solid and its projection onto the coordinate axes ОХ and О Z, respectively:

и, ft). , ftfe - соответственно вектор угловой скорости твердого тела и его проекции на оси координатной системы O X Y Z and, ft). , ftfe, respectively, the angular velocity vector of a solid and its projection on the axis of the coordinate system O X Y Z

х , у , г - координаты точки М в ос х О x, y, g - the coordinates of the point M in the axis x O

xVz ;xVz;

g, gy - вектор ускорени  свободного падени  и его проекци  на ось О У;g, gy is the vector of acceleration of gravity and its projection onto the O Y axis;

ао , аоу - вектор линейного ускорени  точки 0 твердого тела (начала координат) и его проекци  на ось О Y ,ao, ao - linear acceleration vector of point 0 of a solid body (origin) and its projection onto the axis O Y,

Исход  из фиг.1, координаты точек А1, А2 могут быть записаны в виде Al(hicosa + х . у , hisin rz+z )/ A2(-h2Cosa+x .y .-h2Sina+Z/). (4) Подставл   выражени  (4) в соотношение (3), можно записать следующие выражени  дл  линейных ускорений, измер емых соответственно первым и вторым линейными акселерометрамиBased on figure 1, the coordinates of the points A1, A2 can be written in the form of Al (hicosa + x. Y, hisin rz + z) / A2 (-h2Cosa + x .y.-H2Sina + Z /). (4) Substituting expressions (4) into relation (3), we can write the following expressions for linear accelerations measured by the first and second linear accelerometers, respectively

ау (А1) а/(М) hib.(5)ay (A1) a / (M) hib. (5)

ау (А2) ау (М) - h2 b(6)ay (A2) ay (M) - h2 b (6)

гдеWhere

ЬB

(ez + «х ) cos a + (с/у - Јx ) sin a Из выражений (5) и (6) следует, что значени  ускорений ау (А1) и а-/(А2) отличаютс  от искомого ускорени  в точке М на величину методических погрешностей hi& и h2b соответственно . Реша  систему уравнений (5), (6) относительно ay (M), получим(ez + "x) cos a + (c / y - Јx) sin a From expressions (5) and (6) it follows that the values of the accelerations ay (A1) and a - / (A2) differ from the desired acceleration at point M by the amount of methodological errors hi & and h2b, respectively. Solving the system of equations (5), (6) with respect to ay (M), we obtain

а/(м),ЛШ11«1 1А11 (7)а / (m), ЛШ11 «1 1А11 (7)

Формулы (5), (6) и (7) записаны дл  случа , отраженного на фиг.1, где точки А1 и А2 расположены по разные стороны отточки измерени  М. Аналогичные выкладки показывают , что в случае, когда точки А1, А2 расположены по одну сторону от точки измерени  М в формуле (7) необходимо изменить знак на минус либо перед hi, либо перед Ii2, что естественно, так как первый и второй акселерометры равноправны. Дл  определенности примем, что знак минус при одностороннем расположении акселерометров ставитс  в формуле (7) перед h2. Таким образом, мы приходим к общему выражению (I) дл  определени  ускорени  точки твердого тела при обоих вариантах расположени  акселерометров.Formulas (5), (6) and (7) are written for the case shown in Fig. 1, where points A1 and A2 are located on opposite sides of the measurement point M. Similar calculations show that in the case where points A1, A2 are located along one side of the measuring point M in the formula (7), it is necessary to change the minus sign either before hi or before Ii2, which is natural, since the first and second accelerometers are equal. For definiteness, we assume that the minus sign with a one-sided arrangement of accelerometers is placed in the formula (7) before h2. Thus, we arrive at the general expression (I) for determining the acceleration of a point of a solid with both types of arrangement of accelerometers.

Расширение диапазона измерени  может быть достигнуто, например, в случа х когда акселерометры располагаютс  наThe extension of the measuring range can be achieved, for example, in cases where the accelerometers are located on

°°

55

00

55

00

п с n s

твердом теле по одну сторону от точки измерени  М и выполн ютс  неравенстваsolid body on one side of the measuring point M and the inequalities

а/(А1) а/(А2). )a / (A1) a / (A2). )

h2 hi О, J(8)h2 hi 0, J (8)

илиor

ау(А2)ау (А1).1ay (A2) ay (A1) .1

111 П2 0./(9) 111 P2 0./(9)

Рассмотрим случай, характеризующийс  выражением (8). Так какConsider the case characterized by expression (8). As

hi 0, из (8) следует, чтоhi 0, it follows from (8) that

hiay (A1)hiay(A2).(10)hiay (A1) hiay (A2). (10)

Вычтем из обеих частей неравенства (10)- слагаемое h2a/(A1). В результате получимSubtract from both sides of inequality (10) the term h2a / (A1). As a result, we get

hiay (A1)-h2a/(A1)hiay (A1) -h2a / (A1)

hiay(A2)-h2ay (A1),(11)hiay (A2) -h2ay (A1), (11)

откудаwhere from

ay (A1)(hi-h2) hiay (A2) - h2ay (A1). (12)ay (A1) (hi-h2) hiay (A2) - h2ay (A1). (12)

Так как согласно (8) hi - h2 0, то из (12) следует, чтоSince, according to (8), hi - h2 0, it follows from (12) that

а/(А1) . (13)a / (A1). (thirteen)

Права  часть неравенства (13) представл ет собой выражение дл  определени  ау (М), т.е. с учетом (8) имеемThe right-hand side of inequality (13) is an expression for determining ay (M), i.e. taking into account (8), we have

ау (М) ау (А1) эу (А2).ay (M) ay (A1) eu (A2).

Аналогичные, рассуждени  дл  случа , характеризующегос  соотношени ми (9),Similar reasoning for the case characterized by relations (9),

привод т к следующему результату ау (М)а/(А2)ау (А1).lead to the following result ay (M) a / (A2) ay (A1).

Таким образом, данный способ обеспечивает более высокую точность измерений, а также позвол ет определ ть значени  ускорений , превышающие верхнюю границу диапазона используемых линейных акселерометров .Thus, this method provides higher measurement accuracy and also allows the determination of acceleration values that exceed the upper limit of the range of linear accelerometers used.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  линейного ускорени  точки твердого тела, заключающийс  в установке на твердом теле линейного акселерометра с известными метрологическими характеристиками, измерительна  ось которого ориентирована параллельно координатной оси, и в последующей математической обработке показаний акселерометра , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  ускорени  в случае сложного закона движени  твердого тела и расширени  диапазона измерени , предварительно устанавливают на твердое тело второй линейный акселерометр с известными метрологическими характеристиками , измерительную ось которого ориентируют параллельно координатной оси, причем центры инерции чувст- вител.ьных элементов линейных акселерометров расположены на рассто нии hi и па от точки измерени  и на однойSUMMARY OF THE INVENTION A method for determining the linear acceleration of a point of a solid body, which consists in installing a linear accelerometer with known metrological characteristics on a solid body, the measuring axis of which is oriented parallel to the coordinate axis, and in the subsequent mathematical processing of the accelerometer readings, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the acceleration in the case of a complex law of motion of a solid body and expansion of the measuring range, they are pre-installed on a solid body in Ora linear accelerometer with known metrological characteristics, the measurement axis of which is oriented parallel to the coordinate axis, the centers of mass elements chuvst- vitel.nyh linear accelerometers are located at a distance hi from the point PA and the measurement at one and пр мой, проход щей через точку измерени  перпендикул рно координатной оси. а величину линейного ускорени  точки твердого тела определ ют из соотношени a straight line passing through the measuring point perpendicular to the coordinate axis. and the magnitude of the linear acceleration of a solid point is determined from the relation a/(M).V(A2)±teay-(AUa / (M) .V (A2) ± teay- (AU где а/(А1), а/(А2) - ускорени  точек твердого тела, измер емые первым и вторым линей- 5 ными акселерометрами соответственно.where a / (A1) and a / (A2) are the accelerations of points of a solid measured by the first and second linear 5 accelerometers, respectively. Фиг. 2FIG. 2 а(М)a (M)
SU894714153A 1989-07-03 1989-07-03 Method of detection of solid body point linear acceleration RU1777092C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894714153A RU1777092C (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of detection of solid body point linear acceleration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894714153A RU1777092C (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of detection of solid body point linear acceleration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1777092C true RU1777092C (en) 1992-11-23

Family

ID=21458505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894714153A RU1777092C (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of detection of solid body point linear acceleration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1777092C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР isfe 1500946. кл. G 01 Р 15/08, 1987. Устройства и элементы системы автоматического регулировани и управлени . Тех- ническа кибернетика. Кн. I. Измерительные устройства, преобразующие элементы и устройства. Под ред. В.В. Солодовникова. М.; Машиностроение, 1973, с. 231-232. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4601206A (en) Accelerometer system
US5493396A (en) High resolution ring laser gyroscope readout
RU2683144C1 (en) Method of defining errors of orientation axles of laser gyroscopes and pendulum accelerometers in a strap down inertial navigation system
RU2256881C2 (en) Method of estimation of orientation and navigation parameters and strap-down inertial navigation system for fast rotating objects
Dichev et al. Algorithm for estimation and correction of dynamic errors
RU1777092C (en) Method of detection of solid body point linear acceleration
JPH04231813A (en) Method for measuring angle and angular characteristic curve
US3250133A (en) Differential accelerometer
RU2030574C1 (en) Method for determination of well drift angle in successive points and gyroscopic inclinometer
SU814373A1 (en) Device for measuring parameters of fencer weapon movement
JPH0875442A (en) Simplified length measuring machine
US2921380A (en) Vertical indicator
RU2780360C1 (en) Method for determining non-stationary pitch and roll angles and device for its implementation
Morozov et al. Methodology for determining the delays in sensor measurements in navigation systems
RU220141U1 (en) Linear acceleration measuring device
RU2187141C1 (en) Device for monitoring of horizon sensor and flying-velocity transducers of flight vehicle
RU2787651C1 (en) A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device
US3335612A (en) Acceleration-sensitive devices and systems
CN115931009B (en) Inertial device centrifugal measurement method based on gyroscope and laser ranging
RU2748583C2 (en) Photo sensor accelerometer
CN113280975B (en) Large-scale component quality measurement method based on frequency response function quality line
RU2017159C1 (en) Device for measuring acceleration
KR101130069B1 (en) Methode for calculating angular velocity using trapping measurment of ring laser gyroscope
RU77446U1 (en) MOVEMENT PARAMETERS
RU2057679C1 (en) Statodynamic inclinometer