RU1793385C - Устройство дл воспроизведени малых угловых скоростей - Google Patents

Abstract

Оэласть техни применени  - измерительна  а, испытани  датчиков угловых скоростей . Устройство содержит штангу, имеющую на одном своем конце вал. через который штанга св зана с основанием. Другой конец штанги опираетс  на пьезовйбратор, установленный на основании и подключенный к генератору электрических колебаний. На обоих концах вала установлены платформы , на котором установлены образцовые и повер емый датчики угловой скорости, вь)- ходы которых подключены к схеме обработки сигналов, содержащей четыре масштабных усилител , три дифференциальных усилител , интегратор, узкополос - ный анализатор спектра и регистратор. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  проведени  ис пытаний, например, датчиков угловых скоростей.

Известно устройство рычажного типа с плечом большой длины. Устройство состоит из штанги с осью вращени , проход щей через эдин из ее концов, и снабжено микро- метри ским винтом, который упираетс  в подп тник, смонтированный на противоположном конце штанги. С помощью редуктора Ос л электродвигател  вращает с задан юй угловой скоростью микрометрический ЕИНТ. Он перемещаетс  относительно основ ши  и поворачивает штангу вокруг оси вращени  на некоторый угол с угловой скоростью, величина которой определ етс  по известной формуле.

Те кое устройство имеет низкую помехозащищенность , например, в услови х воз- дейстги  на него вибраций, ограниченный динамический диапазон работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство рычажного типа с плечом большой длины. Оно состоит из штанги, установленной на основании на оси вращени , проход щей через один из ее концов, подп тника, закрепленного на противоположном конце штанги, привода, выполненного в виде пье- зовибратора, включенного к выходу генератора электрических колебаний и св занного со штангой, исследуемого датчика угловой скорости, закрепленного на платформе, жестко св занной с осью вращени , компенси- рующего датчика угловой скорости, установленного на основании соосно с исследуемым , дифференциального усилител , входами подключенного к датчикам, узкополосного анализатора спектра, интегратора, подключенного к выходу анализатора, вход которого подключен к выходу дифференциального усилител , блока вычитани  спектра , двух запоминающих устройств, включенных входами к выходу интегратора.

з выходами - к входу блока вычитани  спектра , индикатора и регистратора, включенных последовательно к выходу блока вычитани  спектра.

Такое устройство имеет низкую точность и ограниченную области применени . Так, например, оно не позвол ет проводить испытание одновременно двух исследуемых датчиков угловой скорости с целью оп- ределени идентичности их характеристики, осуществл ть допусковый контроль параметров исследуемого датчика в процессе испытани  методом сличени  характеристики образцового и исследуемого датчиков. Кроме того, известное устройство .не позвол ет компенсировать возможное изменение величины остаточного сигнала вибровозмущений основани  в процессе испытаний датчика, так как настройка на подавление уровн  остаточной помехи осуществл етс  перед началом испытаний и остаетс  неизменной в течение всего времени испытаний вне зависимости от изменени  реального уровн  остаточной помехи в измерительном канале устройства.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение области применени ,

Цель достигаетс  за счет того, что устройство снабжено вторым образцовым датчиком угловой скорости, установленным на второй платформе, жестко св занной с другим концом вала,, компенсирующей массой, закрепленной на основании симметрично с первым образцовым датчиком угловой скорости , третьим и четвертым масштабными усилител ми, вторым и третьим дифференциальными усилител ми, при этом второй образцовый датчик угловой скорости подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилител , инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель подключен к первому образцовому датчику угловой скорости, выход первого дифференциального усилител  соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилител , инвертирующий вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилител , выход третьего дифференциального усилител  соединен с входом анализатора спектра, а выход интегратора соединен с регистратором.

На фиг. 1 показан главный вид устройства; на фиг. 2 - вид сверху.

Устройство дл  воспроизведени  малых угловых скоростей имеет основание 1, на котором в подшипниках 2 установлен вал 3 с двум  жестко соединенными с ней платформами 4, предназначенными дл  креплени  повер емого датчика 5 угловой скорости и первого образцового датчика 6 угловой скорости. Вал 3 жестко св зан с одним из концов горизонтально расположенной

штанги 7. На одном конце штанги 7 закреплен подп тник 8, опирающийс  на привод 9, выполненный в виде пьезовибратора, подключенного к генератору 10 электрических колебаний с измерительным прибором 11, а

на другом - через вал 3 микрометрический винт 12 с балансировочным грузом 13. Пружина 14 с возможностью регулировки нат жени  (механизм регулировки нат жени  пружины 14 на фигурах не показан) установлена между штангой 7 и основанием 1 с противоположной стороны от микрометрического винта 12. Второй образцовый датчик 15 угловых скоростей установлен на основании 1 соосно с повер емым 5 и первым образцовым 6 датчиками угловых скоростей , причем направление их чувствительности совпадает. Выход повер емого датчика 5 и первого образцового датчика 6 подключен соответственно через

первый масштабный усилитель 16 и второй масштабный усилитель 17 к входам первого дифференциального усилител  18, а выход второго образцового датчика 15 подключен через третий масштабный усилитель 20 к

неинвертирующему входу второго дифференциального усилител  19, инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель 21 соединен с первым образцовым датчиком б угловой скорости . Выходы первого и второго дифференциальных усилителей 18 и 19 включены соответственно к неинвертируемому и инвертируемому входам третьего дифференциального усилител  22, выход которого подключен к. регистратору 23 через , узкоплосный анализатор 24 спектра и интегратор 25.

Дл  обеспечени  симметрировани  входных сигналов устройства в схеме используютс  четыре идентичных масштабных усилител  16, 17, 20, 21 и два идентичных дифференциальных усилител  18,19. Компенсирующа  масса 26 закреплена на основании 1 симметрично с первым

образцовым датчиком б угловой скорости.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы необходимо ре- гулировкой положени  балансированного груза 13 относительно оси вращени  и нат жени  пружины 14 механизмом регулировки обеспечить нормированную величину контактного давлени  в месте контакта подп тника 8 и рабочей части привода 9 по

показани м измерительного прибора (на фигурах не показан).

Так как повер емый 5. первый б и второй 15 образцовые датчики установлены на основании 1, не защищенном от воздействи  угловых вибровозмущений фундамента, то ча их выходе возникают пропорциональные этим вибровозмущени м электрические сигналы, величины которых из-за неюлной идентичности выходных характе- ри :тик датчиков 5, 6, 15 несколько различны . Сигналы образцового датчика 6, пройд  через второй масштабный усилитель 17 и четвертый масштабный усилитель 21, посту- па от одновременно на инвертируемый вхо- дь Б первого 18 и второго 19 дифференциальных усилителей. Одновременно сигналы повер емого 5 и образцового 5 датчиков, пройд  соответственно через пезвый масштабный усилитель 16 и третий усилитель 20, поступают на неинвертируе- мье входы А соответственно первого 18 и второго 19 дифференциальных усилителей. Затем последовательной регулировкой второ

о масштабного усилител  17 необходимо

25 yci

максимально скомпенсировать различие выходных сигналов исследуемого 5 и образце зого 6 датчиков угловой скорости по минимальному уровню выходного сигнала пеэвого дифференциального усилител  1.8. сп жтр которого контролируетс  узкополосным анализ.атором 24 и интегрируютс  на заданном временном отрезке интегратором При этом третий дифференциальный

литель 22 включен в синфазный режим

ра зоты по входу А. После этого необходимо ре-улировкой четвертого масштабного усилител  21 максимально скомпесировать различие выходных сигналов образцовых да-чиков 15, 6 угловой скорости по мини- мапьному уровню выходного сигнала второго дифференциального усилител  19, спектр которого контролируетс  узкйполосным ан злизатором 24 и интегрируетс  на заданно ч временном отрезке интегратором 25. При этом третий дифференциальный усилитель 22 включен в синфазный режим работы по выходу Б. После этого необходимо переключить третий дифференциальный усилитель 22 в дифференциальный режим работы (режим вычитани  выходных сигналов пер- во о 18 и второго 19 дифференциальных усилителей) и проконтролировать узкополо ;ным анализатором 24 спектра, интегра- тоза 25 степень взаимной компенсации сигналов исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угловой скорости. По величине их минимизированного остаточного сигнала суд т о степени готовности устройства к работе .

Затем необходимо включить генератор 10 электрических колебаний, настроить его на выбранный режим работы, например при задании посто нной угловой скорости необ- 5 ходимо подать на привод 9 электрический сигнал пилообразной формы, заданной длительности и амплитуды, определ ющих величину задаваемой угловой скорости, необходимо подать на привод 9 электриче0 ский сигнал синусоидальной формы, заданной длительности и амплитуды, контроль которых осуществл етс  измерительным прибором 11. После этого на выходе исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угло5 вой скорости по вл ютс  сигналы, пропорциональные заданному входному воздействию плюс составл юща  от действи  на чувствительные элементы этих угловых вибровозмущений основани  1,

0 которые одновременно поступают на неинвертируемые входы А первого и второго дифференциальных усилителей 18 и 19. В это врем  на инвертируемые входы Б этих дифференциальных усилителей поступает

5 сигнал компенсирующего датчика 6 угловой скорости, пропорциональный только величине угловых вибровозмущений основани  1.

Таким образом, на выходе первого и

0 второго дифференциальных усилителей 18 и 19, работающих в режиме вычитани  входных сигналов, по вл ютс  сигналы исследуемого 5 и образцового 15 датчиков, пропорциональные заданному входному

5 воздействию плюс остаточный нескомпенсированный сигнал угловых вибровозмущений основани  1, вызванный, например, остаточной нескомпенсировзнностью угловых вибровозмущений основани  1 при на0 стройке устройства перед началом работы либо некоторым самопроизвольным изменением коэффициентов усилени  масштабных усилителей в процессе работы устройства. Затем сигналы исследуемого 5

5 и образцового 15 датчиков угловой скорости поступают на входы третьего дифференциального усилител  22 (соответственно сигнал исследуемого 5 - на неинвертируемый вход А, а образцового 15 - на инвертируе0 мый вход Б), на выходе которого по вл етс  разностный сигнал, пропорциональный величине отклонени  параметров исследуемого датчика 5 угловой скорости по сравнению с параметрами образцового датчика 15.

5 Кроме того, третий дифференциальный усилитель 22 обеспечивает минимизацию остаточной помехи угловых вибровозмущений основани  1 за счет взаимной компенсации (вычитани ) остаточных помех, которые могут присутствовать на его входах как составл ющие , вход щие в сигналы исследуемого 5 и образцового 6 датчиков угловой скорости . Выходной сигнал третьего дифференциальногоусилител  22, пропорциональный величине отклонени  параметров исследуемого датчика 5 угловой скорости от параметров образцового датчика 15, поступает на вход узкополосного анализатора 24 спектра и в виде спектра этого сигнала на интегратор 25. усредн ющий полученные спектры выходного сигнала за врем  проведени  испытаний, с тем чтобы обеспечить требуемую статическую точность результатов испытаний и затем сравнить их с величиной предварительно заданного допуска, позвол   судить о степени идентичности характеристик исследуемого 5 и образцового 15 датчиков угловой скорости.

Использу  вышеописанный принцип работы, устройство позвол ет проводить

подбор пар датчиков угловой скорости с идентичными характеристиками. При этом вместо образцового датчика 15 необходимо установить один из подбираемых датчиков

и методом селективного отбора по результатам испытаний осуществить подбор пар датчиков с идентичными характеристиками. Регистратор 23 обеспечивает регистрацию полученных результатов испытаний.

Устройство выгодно отличаетс  от прототипа тем, что позвол ет проводить компенсацию остаточной помехи в реальном масштабе времени, увеличива  соотношение сигнал/шум, обеспечивает проведение

допускового контрол  исследуемого датчика угловой скорости методом сличени  его характеристики с характеристикой образцового датчика угловой скорости в процессе

испытаний, а также селективный отбор датчиков угловой скорости с идентичными характеристиками .

Claims (1)

1. Формула изобретени  .

   Устройство дл  воспроизведени  малых угловых скоростей, содержащее основание, вал, на котором одним из своих концов закреплена штанга, микрометрический винт с балансировочным грузом, жестко закрепленный на валу, продольна  ось симметрии которого совпадает с осью симметрии штанги , платформу, жестко св занную с одним из концов вала, повер емый датчик угловой скорости, установленный на платформе, подп тник, закрепленный на противоположном конце штанги, упругий элемент, св занный одним концом с основанием, а другим - со штангой, привод, выполненный в виде пьезовибратора и св занный со штангой через подп тник, генератор электрических колебаний, подключенный к приводу , измерительный прибор, включенный на выход генератора электрических колебаний , образцовый датчик угловой скорости, установленный на основании соосно с повер емым и с совпадением направлений осей чувствительности их, первый дифференциальный усилитель, неинвертирующий и инвертирующий входы которого через первый и второй масштабные усилители соответственно соединен с повер емым и с образцовым датчиками угловой скорости, а выход

   соединен с узкополосным анализатором спектра, выход которого соединен с интегратором и регистратор, от л и ч а ю щ е.е- с   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  области применени , оно снабжено вторым образцовым датчиком угловой скорости, установленным на второй платформе , жестко св занной с другим концом вала, компенсирующей массой, закрепленной на осйовании симметрично с первым образцовым датчиком угловой скорости, третьим и четвертым масштабными усилител ми , вторым и третьим дифференциальными усилител ми, при этом второй образцовый датчик угловой скорости подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилител , инвертирующий вход которого через четвертый масштабный усилитель подключен к первому образцовому датчику угловой скорости, выход первого дифференциального усилител  соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилител , инвертирующий вход которого соединен с выходом второго дифференциального усилител , выход третьего дифференциального усилител  соединен с входом узкополосного анализатора спектра, а выход интегратора соединен с регистратором.