RU2167426C1

RU2167426C1 - Inertial information converter

Info

Publication number: RU2167426C1
Application number: RU2000101742A
Authority: RU
Inventors: В.И. Баженов; В.Л. Будкин; А.А. Ефанов; Е.А. Никовский; В.М. Соловьев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: measuring instruments. SUBSTANCE: device has base, sensitive member distinguishing linear and angular displacements relative to 3 orthogonal axes, gauges for measuring linear and angular coordinates relative to each axis with electrodes of variable-capacitance transducers fixed on the base, magnetoelectric power transformers, phase-sensitive amplifier for each gauge for measuring linear and angular coordinates. Two windows are built in each angle formed by at least two faces of the sensitive member. Fixed electrodes of fixed variable-capacitance transducers are introduced through the windows in the faces coordinated with the internal surfaces of the sensitive member. EFFECT: small sizes of the device. 12 dwg

Description

Данное изобретение относится к области измерительной техники, а именно к компенсационным преобразователям линейных и угловых ускорений. This invention relates to the field of measuring equipment, namely, compensation transducers of linear and angular accelerations.

Известен преобразователь инерциальной информации, содержащий основание, чувствительный элемент с шестью степенями свободы, емкостные преобразователи линейного и углового положений, электростатические силовые преобразователи, усилители, к входам которых подключены выходы преобразователей положения, а к выходам - электростатические силовые преобразователи [1]. A known inertial information converter containing a base, a sensing element with six degrees of freedom, capacitive converters of linear and angular positions, electrostatic power converters, amplifiers, the inputs of which are connected to the outputs of the position converters, and the outputs are electrostatic power converters [1].

Такой преобразователь инерциальной информации имеет малый диапазон измерений вследствие ограничения величины напряжения, прилагаемого к электростатическому силовому преобразователю на верхнем пределе измерения. Such an inertial information converter has a small measurement range due to the limitation of the voltage applied to the electrostatic power converter at the upper limit of measurement.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь инерциальной информации [2], содержащий основание, чувствительный элемент в форме параллелепипеда или куба с степенями линейного и углового перемещений относительно трех ортогональных осей, датчики линейного и углового положений относительно каждой оси с неподвижными электродами емкостных преобразователей в основании и подвижным электродом в виде электропроводной поверхности чувствительного элемента, магнитоэлектрические силовые преобразователи в цепи обратной связи преобразователей линейного и углового ускорений по каждой оси, фазочувствительный усилитель для каждого датчика линейного и углового положений по каждой оси. The closest in technical essence is the inertial information converter [2], which contains a base, a parallelepiped or cube sensitive element with degrees of linear and angular displacements with respect to three orthogonal axes, linear and angular position sensors with respect to each axis with fixed electrodes of capacitive transducers in the base and a moving electrode in the form of an electrically conductive surface of the sensing element, magnetoelectric power converters in the inverse circuit IDE of linear and angular acceleration transducers on each axis, phase-sensitive amplifier for each linear and angular position sensor on each axis.

Недостатком данного преобразователя инерциальной информации является недостаточная компактность конструкции вследствие малой эффективности использования объема. The disadvantage of this inertial information converter is the lack of compact design due to low volume utilization.

Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов преобразователя инерциальной информации за счет использования внутреннего объема чувствительного элемента для установки элементов преобразователя инерциальной информации. The technical result of the invention is to reduce the dimensions of the inertial information converter by using the internal volume of the sensing element to install the elements of the inertial information converter.

Данный технический результат достигается в преобразователе инерциальной информации, содержащем основание, чувствительный элемент в форме параллелепипеда или куба с степенями линейного и углового перемещений относительно трех ортогональных осей, датчики линейного и углового положений относительно каждой оси с неподвижными электродами емкостных преобразователей в основании и подвижным электродом в виде электропроводной поверхности чувствительного элемента, магнитоэлектрические силовые преобразователи в цепи обратной связи преобразователей линейного и углового ускорений по каждой оси, фазочувствительный усилитель для каждого датчика линейного и углового положений по каждой оси, тем, что по крайней мере в одной паре параллельных друг другу граней чувствительного элемента в каждом углу грани выполнено окно, через окна в гранях введены неподвижные электроды емкостных преобразователей, ориентированные относительно внутренних поверхностей чувствительного элемента. This technical result is achieved in an inertial information converter containing a base, a parallelepiped or cube sensitive element with degrees of linear and angular displacement with respect to three orthogonal axes, linear and angular position sensors with respect to each axis with fixed electrodes of capacitive transducers in the base and with a movable electrode in the form conductive surface of the sensing element, magnetoelectric power converters in the feedback circuit pre developers of linear and angular accelerations on each axis, a phase-sensitive amplifier for each linear and angular position sensor on each axis, so that at least one pair of faces of the sensing element parallel to each other is made a window in each corner of the face, fixed through the windows in the faces electrodes of capacitive transducers oriented relative to the internal surfaces of the sensing element.

Выполнение окон в углах граней чувствительного элемента, введение в них неподвижных электродов емкостных преобразователей с ориентацией относительно внутренних поверхностей чувствительного элемента приводит к уменьшению габаритных размеров преобразователя инерциальной информации вследствие использования внутреннего объема чувствительного элемента для размещения неподвижных электродов емкостных преобразователей преобразователя инерциальной информации. The implementation of windows in the corners of the edges of the sensitive element, the introduction of fixed electrodes of capacitive transducers into them with orientation relative to the internal surfaces of the sensitive element leads to a decrease in the overall dimensions of the inertial information transducer due to the use of the internal volume of the sensitive element to accommodate the fixed electrodes of capacitive transducers of the inertial information transducer.

На фиг. 1 представлена фронтальная проекция преобразователя инерциальной информации, на фиг. 2 - профильная проекция преобразователя инерциальной информации, на фиг. 3-6 - виды блоков электродов, на фиг. 7, 8 - виды чувствительного элемента, на фиг. 9, 10 - электрические схемы преобразователей линейного ускорения, на фиг. 11, 12 - электрические схемы преобразователей углового ускорения. In FIG. 1 is a front view of an inertial information converter, FIG. 2 is a profile projection of an inertial information converter, FIG. 3-6 are views of electrode blocks, in FIG. 7, 8 are views of a sensing element; FIG. 9, 10 are electrical circuits of linear acceleration converters, in FIG. 11, 12 - electrical circuits of angular acceleration converters.

Преобразователь инерциальной информации содержит основание 1 (фиг. 1) с первой торцевой частью 2, второй торцевой частью 3, первой боковой частью 4 и второй боковой частью 5. В основании 1 установлен чувствительный элемент 6 из электропроводного материала с первой торцевой гранью 7 с внутренней 8 и внешней 9 поверхностями, с второй торцевой гранью 10 с внутренней 11 и внешней 12 поверхностями. Чувствительный элемент 6 также образуют первая боковая грань 13 с внутренней 14 и внешней 15 поверхностями, вторая боковая грань 16 с внутренней 17 и внешней 18 поверхностями. The inertial information converter contains a base 1 (Fig. 1) with a first end part 2, a second end part 3, a first side part 4 and a second side part 5. At the base 1, a sensing element 6 is made of an electrically conductive material with a first end face 7 with an inner 8 and external 9 surfaces, with a second end face 10 with internal 11 and external 12 surfaces. The sensing element 6 also form the first side face 13 with the inner 14 and outer 15 surfaces, the second side face 16 with the inner 17 and outer 18 surfaces.

Блок электродов 19^I' с первым неподвижным электродом 20^I, вторым неподвижным электродом 21^I и третьим неподвижным электродом 22^I расположен во внутреннем объеме чувствительного элемента 6 и прикреплен к основанию 1. Первый неподвижный электрод 20^I расположен напротив внутренней поверхности 14 первый боковой грани 13, второй неподвижный электрод 21^I расположен напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, а третий неподвижный электрод 22^I расположен напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10.The electrode block 19 ^I 'with the first stationary electrode 20 ^I , the second stationary electrode 21 ^I and the third stationary electrode 22 ^I is located in the internal volume of the sensing element 6 and is attached to the base 1. The first stationary electrode 20 ^I is located opposite the inner surface 14 of the first side face 13 the second stationary electrode 21 ^I is located opposite the inner surface 8 of the first end face 7, and the third stationary electrode 22 ^I is located opposite the inner surface 11 of the second end face 10.

Также во внутреннем объеме чувствительного элемента расположен блок электродов 23^I. Его первый неподвижный электрод 20^II расположен напротив внутренней поверхности 17 второй боковой грани 16, второй неподвижный электрод 21^II расположен напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, а третий неподвижный электрод 22^II расположен напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10.Also in the internal volume of the sensing element is a block of electrodes 23 ^I. Its first stationary electrode 20 ^II is located opposite the inner surface 17 of the second side face 16, the second stationary electrode 21 ^II is located opposite the inner surface 8 of the first end face 7, and the third stationary electrode 22 ^II is located opposite the inner surface 11 of the second end face 10.

На основании 1 установлены постоянные магниты 24^I, 24^II - 24^VIII с радиальным направлением намагниченности. На внешних поверхностях 9, 18, 12, 15 соответственно граней 7, 16, 10, 13 чувствительного элемента 6 расположены кольцевые компенсационные катушки 25^I, 25^II - 25^VIII.On the basis of 1, permanent magnets 24 ^I , 24 ^II - 24 ^VIII with a radial direction of magnetization are installed. On the outer surfaces 9, 18, 12, 15, respectively, of the faces 7, 16, 10, 13 of the sensing element 6 are ring compensation coils 25 ^I , 25 ^II - 25 ^VIII .

Постоянный магнит 24^II с компенсационной катушкой 25^II и постоянный магнит 24^VI с компенсационной катушкой 25^VI образуют магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя линейного ускорения по оси О₁ - O₁. Постоянные магниты 24^I, 24^III, 24^V, 24^VII вместе с соответствующими компенсационными катушками 25^I, 25^III, 25^V, 25^VII образуют магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя углового ускорения относительно оси, перпендикулярной осям O₁ - О₁ и O₂ - O₂.The permanent magnet 24 ^II with a compensation coil 25 ^II and the permanent magnet 24 ^VI with a compensation coil 25 ^VI form a magnetoelectric power converter of the feedback circuit of the linear acceleration converter along the axis O ₁ - O ₁ . The permanent magnets 24 ^I , 24 ^III , 24 ^V , 24 ^VII together with the corresponding compensation coils 25 ^I , 25 ^III , 25 ^V , 25 ^VII form a magnetoelectric power converter of the feedback circuit of the angular acceleration converter with respect to the axis perpendicular to the axes O ₁ - O ₁ and O ₂ - O ₂ .

Постоянными магнитами 24^IV, 24^VIII с компенсационными катушками 25^IV, 25^VIII образован магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя линейного ускорения по оси O₂ - О₂.Permanent magnets 24 ^IV , 24 ^VIII with compensation coils 25 ^IV , 25 ^VIII formed magnetoelectric power transformer feedback circuit of the linear acceleration transducer on the axis O ₂ - O ₂ .

В профильной проекции (фиг. 2) преобразователя инерциальной информации в основании 1 с третьей боковой частью 26 и четвертой боковой частью 27 во внутреннем объеме чувствительного элемента 6, образованном первой торцевой гранью 7, второй торцовой гранью 10, третьей боковой гранью 28 с внутренней поверхностью 29 и внешней поверхностью 30, четвертой боковой гранью 31 с внутренней поверхностью 32 и внешней поверхностью 33, расположены блоки электродов 19^II, 23^II. Первый неподвижный электрод 20^III блока электродов 19^II расположен напротив внутренней поверхности 29 третьей боковой грани 28, первый неподвижный 20^IV блока электродов 23^II расположен напротив внутренней поверхности 32 четвертой боковой грани 31. Вторые электроды 21^III, 21^IV блоков электродов 19^II, 23^II расположены напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, третьи электроды 22^III, 22^IV расположены напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10.In the profile projection (Fig. 2) of the inertial information converter in the base 1 with the third side part 26 and the fourth side part 27 in the internal volume of the sensing element 6 formed by the first end face 7, the second end face 10, the third side face 28 with the inner surface 29 and the outer surface 30, the fourth side face 31 with the inner surface 32 and the outer surface 33, the electrode blocks 19 ^II , 23 ^{II are located} . The first stationary electrode 20 ^III of the electrode block 19 ^II is located opposite the inner surface 29 of the third side face 28, the first stationary 20 ^IV block of electrodes 23 ^II is located opposite the inner surface 32 of the fourth side face 31. The second electrodes 21 ^III , 21 ^IV of the electrode blocks 19 ^II , 23 ^II are located opposite the inner surface 8 of the first end face 7, the third electrodes 22 ^III , 22 ^IV are located opposite the inner surface 11 of the second end face 10.

На основании 1 установлены постоянные магниты 24^IX - 24^XIV. На внешних поверхностях 9, 33, 18, 30 соответственно граней 7, 31, 10, 28 расположены компенсационные катушки 25^IX - 25^XIV.On the basis of 1 permanent magnets 24 ^IX - 24 ^{XIV are} installed. On the outer surfaces 9, 33, 18, 30, respectively, of the faces 7, 31, 10, 28, compensation coils 25 ^IX - 25 ^{XIV are located} .

Постоянный магнит 24^XI с компенсационной катушкой 25^XI и постоянный магнит 24^XIV с компенсационной катушкой 25^XIV образуют магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя линейного ускорения по оси O₃ - O₃. Постоянные магниты 24^IX, 24^X, 24^XII, 24^XIII с компенсационными катушками 25^IX, 25^X, 25^XII, 25^XIII образуют магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя углового ускорения относительно оси O₂ - O₂.The permanent magnet 24 ^XI with a compensation coil 25 ^XI and the permanent magnet 24 ^XIV with a compensation coil 25 ^XIV form a magnetoelectric power transformer of the feedback circuit of the linear acceleration transducer along the O ₃ - O ₃ axis. Permanent magnets 24 ^IX , 24 ^X , 24 ^XII , 24 ^XIII with compensation coils 25 ^IX , 25 ^X , 25 ^XII , 25 ^XIII form a magnetoelectric power transformer of the feedback circuit of the angular acceleration transducer relative to the axis O ₂ - O ₂ .

В блоках электродов 19^I, 23^I (фиг. 3-6) выполнены соответственно первые неподвижные электроды 20^I, 20^II, вторые неподвижные электроды 21^I, 21^II, третьи неподвижные электроды 22^I, 22^II и четвертые неподвижные электроды 34^I, 34^II в виде, например, металлизированных участков. Аналогичные неподвижные электроды 20^III, 20^IV, 21^III, 21^IV, 22^III, 22^IV, 34^III, 34^IV образованы в блоках электродов 19^II, 23^II.In the blocks of electrodes 19 ^I , 23 ^I (Fig. 3-6), respectively, the first stationary electrodes 20 ^I , 20 ^II , the second stationary electrodes 21 ^I , 21 ^II , the third stationary electrodes 22 ^I , 22 ^II and the fourth stationary electrodes 34 ^I , respectively, are made 34 ^II in the form of, for example, metallized areas. Similar fixed electrodes 20 ^III , 20 ^IV , 21 ^III , 21 ^IV , 22 ^III , 22 ^IV , 34 ^III , 34 ^{IV are} formed in the electrode blocks 19 ^II , 23 ^II .

Чувствительный элемент 6 (фиг. 7) может быть выполнен в виде параллелепипеда или куба. В углах его первой торцевой грани 7 образованы окна 35^I - 35^IV. На внешней поверхности 15 первой боковой грани 13 расположены компенсационные катушки 25^XV, 25^XVI, а на внешней поверхности 18 второй боковой грани 16 - компенсационные катушки 25^XVII, 25^XVIII. Компенсационные катушки 25^XV - 25^XVIII вместе с соответствующими постоянными магнитами, расположенными на основании 1, образуют магнитоэлектрический силовой преобразователь цепи обратной связи преобразователя углового ускорения относительно оси O₁ - О₁.The sensitive element 6 (Fig. 7) can be made in the form of a parallelepiped or a cube. In the corners of its first end face 7, windows 35 ^I - 35 ^{IV are formed} . On the outer surface 15 of the first side face 13 are compensation coils 25 ^XV , 25 ^XVI , and on the outer surface 18 of the second side face 16 are compensation coils 25 ^XVII , 25 ^XVIII . The compensation coils 25 ^XV - 25 ^XVIII, together with the corresponding permanent magnets located on the base 1, form a magnetoelectric power transformer of the feedback circuit of the angular acceleration transducer relative to the axis O ₁ - O ₁ .

Через окно 35^I во внутренний объем чувствительного элемента 6 устанавливается блок электродов 19^I так, чтобы первый неподвижный электрод 20^I и четвертый неподвижный электрод 34^I располагались напротив внутренней поверхности 14 первой боковой грани 13, второй неподвижный электрод 21^I располагался напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, а третий неподвижный электрод 22^I располагался напротив внутренней поверхности 17 второй боковой грани 16 между окнами 35^I и 35^IV. Через окно 35^III во внутренний объем чувствительного элемента 6 устанавливается блок электродов 23^I так, чтобы первый неподвижный электрод 20^II и четвертый неподвижный электрод 34^II располагались напротив внутренней поверхности 17 второй боковой грани 16, второй неподвижный электрод 21^II находился напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, третий неподвижный электрод 22^II располагался напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10 между окнами 35^II, 35^III. Через окно 35^II во внутренний объем чувствительного элемента 6 устанавливается блок электродов 19^II так, чтобы первый неподвижный электрод 20^III и четвертый неподвижный электрод 34^III располагались напротив внутренней поверхности 29 третьей боковой грани 28, второй неподвижный электрод 21^III находился напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, а третий неподвижный электрод 22^III располагался напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10 между окнами 35^I, 35^II.A block of electrodes 19 ^I is installed through the window 35 ^I into the internal volume of the sensing element 6 so that the first stationary electrode 20 ^I and the fourth stationary electrode 34 ^I are located opposite the inner surface 14 of the first side face 13, the second stationary electrode 21 ^I is located opposite the inner surface 8 of the first end face 7, and the third stationary electrode 22 ^{I was} located opposite the inner surface 17 of the second side face 16 between the windows 35 ^I and 35 ^IV . A block of electrodes 23 ^I is installed through the window 35 ^III into the internal volume of the sensing element 6 so that the first stationary electrode 20 ^II and the fourth stationary electrode 34 ^II are located opposite the inner surface 17 of the second side face 16, the second stationary electrode 21 ^{II is} opposite the inner surface 8 of the first end face 7, the third stationary electrode 22 ^{II was} located opposite the inner surface 11 of the second end face 10 between the windows 35 ^II , 35 ^III . Through the window 35 ^II , an electrode block 19 ^II is installed in the internal volume of the sensing element 6 so that the first stationary electrode 20 ^III and the fourth stationary electrode 34 ^III are located opposite the inner surface 29 of the third side face 28, the second stationary electrode 21 ^{III is} opposite the inner surface 8 of the first end face 7, and the third fixed electrode 22 ^{III was} located opposite the inner surface 11 of the second end face 10 between the windows 35 ^I , 35 ^II .

Через окно 35^IV во внутренний объем чувствительного элемента 6 устанавливается блок электродов 23^II так, чтобы первый неподвижный электрод 20^IV и четвертый неподвижный электрод 34^IV располагались напротив внутренней поверхности 32 четвертой боковой грани 31, второй неподвижный электрод 21^IV находился напротив внутренней поверхности 8 первой торцевой грани 7, а третий неподвижный электрод 22^IV располагался напротив внутренней поверхности 11 второй торцевой грани 10 между окнами 35^III, 35^IV.Through the window 35 ^IV , an electrode block 23 ^II is installed in the internal volume of the sensing element 6 so that the first stationary electrode 20 ^IV and the fourth stationary electrode 34 ^IV are located opposite the inner surface 32 of the fourth side face 31, the second stationary electrode 21 ^{IV is} opposite the inner surface 8 of the first end face 7, and the third stationary electrode 22 ^{IV was} located opposite the inner surface 11 of the second end face 10 between the windows 35 ^III , 35 ^IV .

Для симметрии чувствительного элемента 6 (фиг. 8) в углах его второй торцевой грани 10 выполнены окна 36^I- 36^IV. Окна для установки блоков электродов могут быть выполнены в других любых гранях чувствительного элемента 6.For symmetry of the sensitive element 6 (Fig. 8) in the corners of its second end face 10, windows 36 ^I - 36 ^{IV are made} . Windows for installing the blocks of electrodes can be made in any other facets of the sensing element 6.

Преобразователь линейного ускорения (фиг. 9) по оси O₂ - О₂ содержит выполненный по мостовой схеме датчик линейного положения с резисторами R₁ ^I и R₂ ^I и конденсаторами C^I1 и C^I2, из которых конденсатор C^I1 образован первым неподвижным электродом 20^I емкостного преобразователя и подвижным электродом в виде электропроводной поверхности чувствительного элемента 6, а конденсатор C2 образован первым неподвижным электродом 20^II и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6. Выход датчика линейного положения соединен с входом фазочувствительного усилителя 37^I, к входу которого подключены последовательно включенные компенсационные катушки 25^IV, 25^VIII.The linear acceleration converter (Fig. 9) along the O ₂ - O ₂ axis contains a bridge-type linear position sensor with resistors R ₁ ^I and R ₂ ^I and capacitors C ^I 1 and C ^I 2, of which the capacitor C ^I 1 is formed first ^I fixed electrode 20 of the capacitive transducer and the movable electrode in a conductive surface sensing element 6, and the capacitor C2 is formed by the first fixed electrode 20 and the conductive surface of the ^II-sensitive element 6. The output linear position sensor connected to the input fazochuvst itelnogo amplifier 37 ^I, which are connected to the input of a series connection of the compensation coils 25 ^IV, 25 ^VIII.

Фазочувствительный усилитель 37^I может быть выполнен в составе дифференциального усилителя, усилители переменного тока, фазового демодулятора и усилителя постоянного тока.The phase-sensitive amplifier 37 ^I can be made up of a differential amplifier, AC amplifiers, a phase demodulator and a DC amplifier.

Датчик линейного положения запитывается от источника переменного напряжения U_~. Выходным сигналом преобразователя линейного ускорения является напряжение U_а на резисторе R^I _н.The linear encoder is powered by an AC voltage source U _~ . The output signal of the linear acceleration converter is the voltage U _a on the resistor R ^I _n .

Аналогично выполнен преобразователь линейного ускорения по оси O₃ - O₃, у которого в схему включены первые неподвижные электроды 20^III, 20^IV и компенсационные катушки 25^XI, 25^XIV.A linear acceleration converter along the O ₃ - O ₃ axis is similarly made, in which the first stationary electrodes 20 ^III , 20 ^IV and compensation coils 25 ^XI , 25 ^XIV are included in the circuit.

В преобразователе линейного ускорения (фиг. 10) по оси О₁ - О₁ конденсатор С^II1 образован соединенными вместе третьими неподвижными электродами 22^I, 22^II и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6, а конденсатор C^II2 образован соединенными вместе вторыми неподвижными электродами 21^III, 21^IV и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6. К выходу фазочувствительного усилителя 37^II подключены компенсационные катушки 25^II, 25^VI.In the linear acceleration converter (Fig. 10) along the axis O ₁ - O _{1, the} capacitor C ^II 1 is formed by the third stationary electrodes 22 ^I , 22 ^II connected together and the conductive surface of the sensing element 6, and the capacitor C ^II 2 is formed by the second stationary electrodes 21 connected together ^III , 21 ^IV and an electrically conductive surface of the sensor 6. The compensation coils 25 ^II , 25 ^{VI are} connected to the output of the phase-sensitive amplifier 37 ^II .

В преобразователе углового ускорения (фиг. 11) относительно оси О₁ - O₁ в датчике углового положения конденсатор C^I3 образован соединенными вместе четвертыми неподвижными электродами 34^I, 34^III и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6, конденсатор C^I4 образован соединенными вместе четвертыми неподвижными электродами 34^II, 34^IV и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6. К выходу фазочувствительного усилителя 37^III подключены компенсационные катушки 25^XV - 25^XVIII. Выходным сигналом преобразователя углового ускорения является напряжение U_ε на резисторе R_н ^III.In the angular acceleration converter (Fig. 11) with respect to the axis O ₁ - O ₁ in the angular position sensor, the capacitor C ^I 3 is formed by the fourth stationary electrodes 34 ^I , 34 ^III connected together and the conductive surface of the sensing element 6, the capacitor C ^I 4 is formed by the fourth connected together fixed electrodes 34 ^II , 34 ^IV and an electrically conductive surface of the sensing element 6. To the output of the phase-sensitive amplifier 37 ^{III are} connected compensation coils 25 ^XV - 25 ^XVIII . The output signal of the angular acceleration converter is the voltage U _ε on the resistor R _n ^III .

В преобразователе углового ускорения (фиг. 12) относительно оси O₂ - O₂ в датчике углового положения конденсатор C^II3 образован третьим неподвижным электродом 22^III, конденсатор C^II4 образован третьим неподвижным электродом 22^IV и электропроводной поверхностью чувствительного элемента 6. К выходу фазочувствительного усилителя 37^IV подключены компенсационные катушки 25^IX, 25^X, 25^XII, 25^XIII.In the angular acceleration converter (Fig. 12) with respect to the axis O ₂ - O ₂ in the angle sensor, the capacitor C ^II 3 is formed by the third fixed electrode 22 ^III , the capacitor C ^II 4 is formed by the third fixed electrode 22 ^IV and the conductive surface of the sensing element 6. To the output phase-sensitive amplifier 37 ^IV connected to the compensation coil 25 ^IX , 25 ^X , 25 ^XII , 25 ^XIII .

Аналогично выполнен преобразователь углового ускорения относительно оси O₃ - O₃, у которого в схему включены вторые неподвижные электроды 21^I, 21^II и компенсационные катушки 25^I, 25^III, 25^V, 25^VII.The angular acceleration converter relative to the axis O ₃ - O ₃ is made in a similar way, in which the second stationary electrodes 21 ^I , 21 ^II and compensation coils 25 ^I , 25 ^III , 25 ^V , 25 ^VII are included in the circuit.

Преобразователь инерциальной информации работает следующим образом. При наличии линейного ускорения, например, по оси O₂ - О₂ (фиг. 9), происходит поступательное перемещение чувствительного элемента 6 вдоль оси O₂ - O₂, при этом изменяются емкости конденсаторов C^I1, C^I2, и с выхода датчика линейного положения на вход фазочувствительного усилителя 37^I поступает сигнал рассогласования следящей системы преобразователя линейного ускорения. После преобразования и усиления сигнал с выхода фазочувствительного усилителя подается в компенсационные катушки 25^IV, 25^VIII магнитоэлектрического силового преобразователя. За счет проходящего через компенсационные катушки 25^IV, 25^VIII тока восстанавливается баланс следящей системы, в результате чего падение напряжения U_а1 на резисторе R_н ^I пропорционально линейному ускорению.The inertial information converter operates as follows. In the presence of linear acceleration, for example, along the O ₂ - O ₂ axis (Fig. 9), the sensing element 6 is translationally moving along the O ₂ - O ₂ axis, and the capacitances C ^I 1, C ^I 2 change, and the output the linear position sensor at the input of the phase-sensitive amplifier 37 ^I receives the error signal of the tracking system of the linear acceleration converter. After conversion and amplification, the signal from the output of the phase-sensitive amplifier is supplied to the compensation coils 25 ^IV , 25 ^{VIII of the} magnetoelectric power converter. Due to the current passing through the compensation coils 25 ^IV , 25 ^VIII , the balance of the servo system is restored, as a result of which the voltage drop U _a1 on the resistor R _n ^{I is} proportional to linear acceleration.

Аналогичным образом производится измерение линейных ускорений по осям O₁ - О₁ и O₃ - O₃.In a similar manner, linear accelerations are measured along the O ₁ - O ₁ and O ₃ - O ₃ axes.

При наличии углового ускорения, например, относительно оси O₂ - O₂ (фиг. 12), происходит угловое перемещение чувствительного элемента 6 относительно оси O₂ - O₂, емкости конденсаторов C^II3, C^II4 изменяются, и с выхода датчика углового положения на вход фазочувствительного усилителя 37^IV подается сигнал рассогласования следящей системы преобразователя углового ускорения. После его преобразования и усиления сигнал с выхода фазочувствительного усилителя 37^IV подается в компенсационные катушки 25^IX, 25^X, 25^XII, 25^XIII магнитоэлектрического силового преобразователя. За счет проходящего через них тока восстанавливается баланс следящей системы преобразователя углового ускорения относительно оси O₂ - O₂ и на резисторе R^IV _н получается падение напряжения U_ε2, пропорциональное угловому ускорению.In the presence of angular acceleration, for example, relative to the axis O ₂ - O ₂ (Fig. 12), the sensor 6 is angularly moved relative to the axis O ₂ - O ₂ , the capacitances of the capacitors C ^II 3, C ^II 4 change, and the output of the angular sensor position to the input of the phase-sensitive amplifier 37 ^IV is fed a mismatch signal of the tracking system of the angular acceleration converter. After its conversion and amplification, the signal from the output of the phase-sensitive amplifier 37 ^IV is supplied to the compensation coils 25 ^IX , 25 ^X , 25 ^XII , 25 ^{XIII of the} magnetoelectric power converter. Due to the current passing through them, the balance of the servo system of the angular acceleration converter is restored relative to the axis O ₂ - O ₂ and a voltage drop U _{ε2 is} obtained on the resistor R ^IV _n , proportional to the angular acceleration.

Аналогичным образом производится измерение угловых ускорений относительно осей O₁ - O₁ и O₃ - O₃.Similarly, the measurement of angular accelerations relative to the axes O ₁ - O ₁ and O ₃ - O ₃ .

Таким образом, посредством преобразователя инерциальной информации производится измерение линейных ускорений по трем ортогональным осям и угловых ускорений относительно этих осей. Thus, by means of the inertial information converter, linear accelerations along three orthogonal axes and angular accelerations relative to these axes are measured.

Источники информации
1. Патент Франции N 2511509, кл. G 01 P 15/125. Трехосный акселерометр с электростатическим подвесом крестовидной контрольной массы.Sources of information
1. French patent N 2511509, cl. G 01 P 15/125. A triaxial accelerometer with an electrostatic suspension of a cruciform control mass.

2. Патент США N 4711125, кл. G 01 C 21/12, НКИ 73/510, 73/517. Инерциальное измерительное устройство. 2. US patent N 4711125, CL. G 01 C 21/12, NKI 73/510, 73/517. Inertial measuring device.

Claims

An inertial information converter containing a base, a parallelepiped or cube sensitive element with degrees of linear and angular displacement with respect to three orthogonal axes, linear and angular position sensors with respect to each axis with fixed electrodes of capacitive converters in the base and a movable electrode in the form of a conductive surface of the sensing element, magnetoelectric power converters in the feedback circuit of linear and angular acceleration converters on each axis, a phase-sensitive amplifier for each linear and angular position sensor on each axis, characterized in that at least in one pair of faces of the sensing element parallel to each other a window is made in each corner of the face, stationary electrodes of capacitive transducers are introduced through the window in the faces, oriented relative to the inner surfaces of the sensing element.