RU2302009C1 - Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration - Google Patents
Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302009C1 RU2302009C1 RU2005131330/28A RU2005131330A RU2302009C1 RU 2302009 C1 RU2302009 C1 RU 2302009C1 RU 2005131330/28 A RU2005131330/28 A RU 2005131330/28A RU 2005131330 A RU2005131330 A RU 2005131330A RU 2302009 C1 RU2302009 C1 RU 2302009C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- main rotor
- inputs
- rotation
- rotary table
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к области измерения перегрузок в условиях имитации сложных движений, и может быть использовано при испытании приборов на стойкость к воздействию ускорений, величина и направление действия которых являются функцией нескольких переменных.The invention relates to the field of measuring equipment, namely to the field of measuring overloads in conditions of simulating complex movements, and can be used when testing devices for resistance to accelerations, the magnitude and direction of which are a function of several variables.
Из теории классической механики известны устройства для косвенного измерения ускорения в контролируемой точке, реализующие способ, заключающийся в измерении периода оборота платформы центрифуги, создающей это ускорение, с последующим расчетом линейной составляющей этого ускорения в соответствии с формулойFrom the theory of classical mechanics, devices are known for indirectly measuring acceleration at a controlled point, implementing a method consisting in measuring the period of revolution of a centrifuge platform that creates this acceleration, followed by calculating the linear component of this acceleration in accordance with the formula
где: ω - угловая скорость;where: ω is the angular velocity;
R - расстояние от оси платформы до контролируемой точки;R is the distance from the axis of the platform to the controlled point;
Т - период оборота платформы.T - the period of turnover of the platform.
Известно, например, устройство, схема которого приведена в работе А.Е. Синельникова "Низкочастотные линейные акселерометры. Методы и средства поверки и градуировки" (стр.41), М.: Изд-во стандартов, 1979 г., в котором содержатся две ротационные платформы независимого вращения, одна из которых расположена на другой. Здесь составляющие ускорения по осям системы x, y, z описываются следующими уравнениями:It is known, for example, a device, the circuit of which is given in the work of A.E. Sinelnikova "Low-frequency linear accelerometers. Methods and means of verification and calibration" (p. 41), M .: Publishing house of standards, 1979, which contains two independent rotation platforms, one of which is located on the other. Here, the acceleration components along the axes of the system x, y, z are described by the following equations:
где:Where:
Ω - угловая скорость ротора; Ω is the angular velocity of the rotor;
ω - угловая скорость поворотного стола;ω is the angular velocity of the turntable;
H, R, r, α, β, γ - постоянные параметры начальной пространственной ориентации контролируемой точки.H, R, r, α, β, γ are the constant parameters of the initial spatial orientation of the controlled point.
Данное устройство позволяет представить вектор линейного ускорения в любой точке прибора, участвующего в сложном движении, которое способна обеспечить двойная центрифуга, в виде его проекций по 3-м ортогональным осям этого прибора.This device allows you to represent the linear acceleration vector at any point of the device involved in the complex movement that a double centrifuge can provide in the form of its projections along the 3rd orthogonal axes of this device.
Однако такое устройство позволяет получить, а следовательно, и измерить далеко не весь спектр реально возможных векторов ускорений, возникающих на испытуемом приборе, когда его положение изменяется относительно осей координат главного ротора центрифуги при одновременном изменении угла наклона оси вращения поворотного стола относительно оси вращения ротора.However, such a device allows one to obtain, and consequently, to measure, by no means the entire spectrum of really possible acceleration vectors that arise on the tested device when its position changes relative to the coordinate axes of the main centrifuge rotor while changing the angle of inclination of the axis of rotation of the rotary table relative to the axis of rotation of the rotor.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является "Способ моделирования комплексных инерционных воздействий" по пат. РФ №2244312, опубликован в БИ №1 10.01.2005 г., в котором реализовано устройство с использованием двойной центрифуги, состоящей из вращающихся главного ротора и расположенного на нем поворотного стола, на котором на заданном расстоянии от его оси вращения установлен испытуемый прибор, при этом поворотный стол установлен с возможностью наклона его оси вращения к оси вращения главного ротора. При вращении главного ротора и поворотного стола как в одну, так и в разные стороны прибор испытывает одновременное воздействие линейного ускорения, а также некоторого ускорения, изменяющегося по гармоническому закону с амплитудой, частотой и некоторой постоянной составляющей, величины которых определяются угловыми скоростями вращения главного ротора (ω1) и поворотного стола (ω2), а также параметрами установки прибора относительно оси вращения поворотного стола (r2), положением поворотного стола относительно оси вращения главного ротора (r1) и углом наклона оси вращения поворотного стола к оси вращения главного ротора (φ).Closest to the claimed invention in technical essence is the "Method for modeling complex inertial effects" according to US Pat. RF No. 2244312, published in BI No. 1 on January 10, 2005, in which a device using a double centrifuge consisting of a rotating main rotor and a rotary table located on it, on which a test device is installed at a given distance from its axis of rotation, is implemented, at this rotary table is mounted with the possibility of tilting its axis of rotation to the axis of rotation of the main rotor. When the main rotor and the rotary table rotate in one or in different directions, the device experiences simultaneous linear acceleration, as well as some acceleration, which varies in harmony with the amplitude, frequency and some constant component, the values of which are determined by the angular velocities of rotation of the main rotor ( ω 1 ) and the rotary table (ω 2 ), as well as the installation parameters of the device relative to the axis of rotation of the rotary table (r 2 ), the position of the rotary table relative to the axis of rotation of the main mouth ora (r 1 ) and the angle of inclination of the axis of rotation of the turntable to the axis of rotation of the main rotor (φ).
Однако указанное устройство позволяет испытывать приборы лишь на конкретное, заранее вычисленное воздействие, что значительно сужает область применения и функциональные возможности данного устройства и неизбежно приводит к избыточным испытаниям.However, this device allows you to test devices only on a specific, pre-calculated impact, which significantly narrows the scope and functionality of this device and inevitably leads to excessive testing.
Решаемой задачей является создание устройства, позволяющего получить необходимые данные об испытуемом приборе при комплексном воздействии на него инерционных перегрузок таким образом, чтобы иметь возможность расчетным путем, непрерывно определять характеристики вектора ускорений, которое возникает в заданной точке испытуемого прибора в заданный момент времени в виде проекций данного ускорения по 3 ортогональным осям.The problem to be solved is the creation of a device that allows you to obtain the necessary data about the device under test under the complex influence of inertial overloads on it in such a way as to be able to calculate continuously the characteristics of the acceleration vector that occurs at a given point of the device under test at a given point in time in the form of projections of accelerations along 3 orthogonal axes.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей известного устройства, которое позволило бы косвенным путем измерить как величину, так и направление действия ускорений, возникающих в контролируемых точках приборов непосредственно в процессе испытания их на устойчивость к комплексным инерционным воздействиям с использованием двойной центрифуги с изменяющимся углом наклона между осями вращения поворотного стола и главного ротора.The technical result is to expand the functionality of the known device, which would indirectly measure both the magnitude and the direction of action of the accelerations that occur at controlled points of the devices directly in the process of testing them for resistance to complex inertial influences using a double centrifuge with a varying angle of inclination between the axes rotation of the turntable and main rotor.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения вектора линейного ускорения содержит двойную центрифугу, состоящую из главного ротора вращения, на котором установлен поворотный стол с испытуемым прибором с возможностью наклона оси вращения поворотного стола к оси вращения главного ротора. Новым является то, что дополнительно введены вычислительное устройство, имеющее первый, второй, третий и четвертый входы, дискретные датчики скорости главного ротора и поворотного стола, первый и второй счетчики, датчик начала оборота, установленный на поворотном столе, и кварцевый генератор, выход которого соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами вычислительного устройства, третий вход которого соединен с выходом датчика начала оборота, а четвертый вход - с выходом испытуемого прибора, выходы дискретных датчиков скорости главного ротора и поворотного стола соединены с управляющими входами первого и второго счетчиков соответственно.The technical result is achieved in that the device for measuring the linear acceleration vector contains a double centrifuge consisting of a main rotation rotor, on which a rotary table with a test device is mounted with the possibility of tilting the axis of rotation of the rotary table to the axis of rotation of the main rotor. What is new is that a computing device with first, second, third and fourth inputs, discrete speed sensors of the main rotor and rotary table, first and second counters, a turn-on sensor installed on the rotary table, and a crystal oscillator whose output is connected with counting inputs of the first and second counters, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the computing device, the third input of which is connected to the output of the start of revolution sensor, and the fourth input - with the output of the device under test, the outputs of the discrete speed sensors of the main rotor and rotary table are connected to the control inputs of the first and second counters, respectively.
При этом составляющие вектора ускорения определяются путем решения следующих уравнений:In this case, the components of the acceleration vector are determined by solving the following equations:
где:Where:
ω1 - угловая скорость платформы главного ротора;ω 1 - the angular velocity of the platform of the main rotor;
dω1/dt - угловое ускорение платформы главного ротора;dω 1 / dt is the angular acceleration of the platform of the main rotor;
ω2 - угловая скорость платформы поворотного стола;ω 2 is the angular velocity of the turntable platform;
dω2/dt - угловое ускорение платформы поворотного стола;dω 2 / dt - angular acceleration of the turntable platform;
r1 - расстояние от оси вращения главного ротора до проекции контролируемой точки прибора на ось поворотного стола;r 1 is the distance from the axis of rotation of the main rotor to the projection of the controlled point of the device on the axis of the rotary table;
r2 - расстояние от оси вращения платфомы поворотного стола до контролируемой точки испытуемого прибора;r 2 is the distance from the axis of rotation of the platform of the turntable to the controlled point of the device under test;
φ - угол между осями вращения платформ ротора и поворотного стола;φ is the angle between the axes of rotation of the platforms of the rotor and the rotary table;
α - угол поворота платформы поворотного стола.α is the angle of rotation of the turntable platform.
Данные уравнения могут быть решены обычным вычислительным устройством, когда на одном из входов будет присутствовать информация об ω1, на другом - об ω2, на третьем - о величине α, а на четвертом - команда о разрешении вычисления (т.е. заранее обусловленный сигнал с выхода испытуемого прибора). Данные о начальном пространственном положении контролируемой точки испытуемого прибора (r1, r2, φ) задаются перед испытанием и должны быть введены в вычислительное устройство заблаговременно.These equations can be solved by a conventional computing device when information on ω 1 is present on one of the inputs, on ω 2 on the other, on the value of α on the third, and on the fourth is a resolution command for the calculation (i.e., predetermined signal from the output of the device under test). Data on the initial spatial position of the controlled point of the device under test (r 1 , r 2 , φ) are set before the test and must be entered into the computing device in advance.
Предлагаемое устройство позволяет, зная точные данные о скоростях вращения главного ротора и поворотного стола, а также координаты любой заданной точки испытуемого прибора либо в момент срабатывания прибора, либо в любой другой момент времени, задаваемый этим прибором по сигналу на его выходе, однозначно решить уравнения [2] вычислительным устройством. Это позволяет расчетным путем в процессе испытаний измерить любой, реально возникающий вектор ускорения, который способна обеспечить двойная центрифуга, у которой поворотный стол имеет возможность изменять угол наклона своей оси вращения относительно оси вращения главного ротора и тем обеспечить значительное расширение функциональных возможностей устройств, осуществляющих моделирование комплексных инерционных воздействий, что в свою очередь позволит обеспечить наиболее полное и оптимальное испытание приборов на устойчивость к воздействию комплексных инерционных перегрузок, а также оперативно получить информацию о параметрах ускорения, воздействующего на конкретную точку испытуемого прибора, например, в момент его срабатывания. Указанными возможностями не обладают никакие из известных устройств, используемых при испытаниях аппаратуры на устойчивость к сложным инерционным воздействиям.The proposed device allows, knowing the exact data on the rotation speeds of the main rotor and rotary table, as well as the coordinates of any given point of the device under test, either at the moment the device is triggered or at any other time specified by this device by the signal at its output, it is possible to unambiguously solve the equations [ 2] a computing device. This allows us to calculate in the test process any actually occurring acceleration vector that can be provided by a double centrifuge, in which the rotary table has the ability to change the angle of inclination of its axis of rotation relative to the axis of rotation of the main rotor and thereby provide a significant expansion of the functionality of devices that simulate complex inertial influences, which in turn will ensure the most complete and optimal test of devices for resistance to water the action of complex inertial overloads, as well as quickly obtain information on the acceleration parameters acting on a specific point of the device under test, for example, at the time of its operation. These capabilities do not possess any of the known devices used in testing equipment for resistance to complex inertial influences.
На чертеже изображена схема заявляемого устройства. Устройство содержит главный ротор 1, установленный на оси 2 и снабженный приводом 3. На главном роторе размещена регулируемая опора 4, позволяющая осуществлять наклон оси вращения 5 поворотного стола 6 вместе с приводом 7 в пределах от 0 до 90°. Испытуемый прибор 8 установлен на поворотном столе, на котором также установлен датчик начала оборота 9, выход которого соединен с третьим входом вычислительного устройства 10, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика 11, управляющий вход которого соединен с выходом дискретного датчика скорости вращения главного ротора 12, второй вход вычислительного устройства соединен с выходом второго счетчика 13, управляющий вход которого соединен с выходом дискретного датчика скорости вращения поворотного стола 14, счетные входы счетчиков соединены с выходом кварцевого генератора 15. Четвертый вход вычислительного устройства 10 соединен с выходом испытуемого прибора 8.The drawing shows a diagram of the inventive device. The device comprises a main rotor 1 mounted on an axis 2 and equipped with a drive 3. An adjustable support 4 is placed on the main rotor, which allows tilting the axis of rotation 5 of the turntable 6 together with the drive 7 ranging from 0 to 90 °. The test device 8 is mounted on a rotary table, on which a start-rotation sensor 9 is also installed, the output of which is connected to the third input of the computing device 10, the first input of which is connected to the output of the first counter 11, the control input of which is connected to the output of the discrete speed sensor of the main rotor 12 , the second input of the computing device is connected to the output of the second counter 13, the control input of which is connected to the output of the discrete speed sensor of the rotary table 14, the counting inputs of the counter kov connected to the output of the crystal oscillator 15. The fourth input of the computing device 10 is connected to the output of the test device 8.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Испытуемый прибор 8 установлен на заданном расстоянии (r2) от оси вращения 5 поворотного стола 6, который в свою очередь установлен на платформе главного ротора 1 также на заданном расстоянии (r1) от его оси вращения 2. Ось вращения 5 поворотного стола 6 с помощью регулируемой опоры 4 установлена на требуемый угол (φ) (в пределах от 0 до 90°) относительно оси вращения 2 главного ротора 1. При вращении главного ротора 1 (ω1) и поворотного стола 6 (ω2) на испытуемый прибор 8 начинает воздействовать соответствующее ускорение (ax1, ay1, az1) [2], определяемое скоростями вращения главного ротора 1, поворотного стола 6, а также углом наклона оси вращения поворотного стола 6 к оси вращения главного ротора 1, углом поворота (α) платформы поворотного стола и параметрами, характеризующими положение испытуемого прибора на поворотном столе (r1, r2, φ), а на вычислительное устройство 10 непрерывно поступают сигналы с выходов дискретных датчиков скорости вращения главного ротора 12 и поворотного стола 14, а также с выхода датчика начала оборота 9. При достижении скоростями вращения определенных величин испытуемый прибор 8 выдает сигнал на своем выходе, который поступает на четвертый вход вычислительного устройства 10, которое, используя полученные данные, в соответствии с уравнениями [2], выдает в результате конечную информацию об ускорении, воздействующем на исследуемый прибор 8 в данный момент времени в контролируемой точке прибора.The test device 8 is installed at a predetermined distance (r 2 ) from the axis of rotation 5 of the rotary table 6, which in turn is mounted on the platform of the main rotor 1 also at a predetermined distance (r 1 ) from its axis of rotation 2. The axis of rotation 5 of the rotary table 6 s using the adjustable support 4 is set to the required angle (φ) (from 0 to 90 °) relative to the axis of rotation 2 of the main rotor 1. When the main rotor 1 (ω 1 ) and the rotary table 6 (ω 2 ) are rotated, the test device 8 starts affect the corresponding acceleration (a x1 , a y1 , a z1 ) [2], determined by rotational axes of the main rotor 1, rotary table 6, as well as the angle of inclination of the axis of rotation of the rotary table 6 to the axis of rotation of the main rotor 1, the angle of rotation (α) of the turntable platform and parameters characterizing the position of the device under test on the rotary table (r 1 , r 2 , φ), and the computing device 10 continuously receives signals from the outputs of the discrete sensors of rotation speed of the main rotor 12 and the rotary table 14, as well as from the output of the sensor of the beginning of revolution 9. When the rotation speeds reach certain values, we test the second device 8 produces a signal at its output, which is fed to the fourth input of the computing device 10, which, using the data obtained, in accordance with equations [2], as a result gives the final information about the acceleration acting on the studied device 8 at a given moment in time controlled point of the device.
Для подтверждения практической возможности реализации предлагаемого изобретения были проведены испытания, которые позволили при имитации различных возможных движений испытуемого прибора расчетным путем определять характер и величины ускорений, воздействующих на контрольные точки этого прибора при исследовании его на устойчивость к воздействию реально существующих комплексных инерционных перегрузок.To confirm the practical feasibility of the implementation of the invention, tests were carried out that, when simulating various possible motions of the tested device, made it possible to calculate the nature and magnitude of the accelerations acting on the control points of this device when examining it for resistance to the effects of real complex inertial overloads.
Результаты такой работы показали, что при использовании предлагаемого изобретения становится возможным косвенно, в лабораторных условиях, при наличии соответствующего оборудования оперативно определять результаты воздействия на испытуемый прибор перегрузок сложного характера, которые могут возникнуть, например, при его неравномерном движении в среде с заданными характеристиками.The results of this work showed that when using the present invention it becomes possible indirectly, in laboratory conditions, with the appropriate equipment, to quickly determine the results of exposure to the device under test of overloads of a complex nature that can occur, for example, when it is unevenly moving in an environment with specified characteristics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131330/28A RU2302009C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131330/28A RU2302009C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2302009C1 true RU2302009C1 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=38315607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131330/28A RU2302009C1 (en) | 2005-10-10 | 2005-10-10 | Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302009C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091118A (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 | Test board for testing overload composite environment |
| RU2526508C1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method to assess dynamic characteristics of angular speed sensors |
-
2005
- 2005-10-10 RU RU2005131330/28A patent/RU2302009C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103091118A (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 | Test board for testing overload composite environment |
| RU2526508C1 (en) * | 2013-04-22 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Method to assess dynamic characteristics of angular speed sensors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Use it free: Instantly knowing your phone attitude | |
| CN102269592B (en) | Sensor-based orientation system | |
| CN108007475B (en) | MEMS device testing system and method | |
| CN105718710B (en) | A kind of driving behavior analysis method and apparatus | |
| CN106885566A (en) | A kind of method of wearable motion sensor and its anti-magnetic interference | |
| CN105478245B (en) | The double freedom precision centrifuge countershaft unbalancing value discrimination method detected based on spindle vibration | |
| CN107064559A (en) | A kind of SINS accelerometer frequency characteristic test methods based on angle oscillating motion | |
| CN109470209A (en) | A kind of inclination angle measurement method based on three axis accelerometer | |
| RU2302009C1 (en) | Arrangement for measuring of the vector of linear acceleration | |
| CN104567834B (en) | Rotary laser ejecting device and laser measurement system | |
| CN113188716B (en) | Dynamic calibration method and device and stability verification method and device for force sensor | |
| JP2008281508A (en) | Measuring device of angle of gradient | |
| CN107102172A (en) | The method of testing and device of accelerometer resolution ratio | |
| CN110987018B (en) | Specific force differential position method DVL error calibration method and system | |
| RU2386107C1 (en) | Independent method of determining initial orientation of instrument coordinate system of gimballess inertial unit of controlled object relative base coordinate system | |
| CN107843389A (en) | Impulse measurement error evaluation method for the system of rocking | |
| CN110940352B (en) | Automatic calibration system of micro-electro-mechanical system inertia measurement unit and calibration verification method thereof | |
| JPH0875442A (en) | Simplified length measuring machine | |
| RU2757536C1 (en) | Uniaxial stand for evaluating the frequency response function of the magnetic compass correction system | |
| US20230183058A1 (en) | Robust inertial sensor self-test | |
| CN109459004B (en) | Measuring system and method capable of expanding measuring range of gyroscope | |
| Jatiningrum et al. | Motion Simulator 2-Axis Input Design for Angular Accelerometer Calibration | |
| JP2010169421A (en) | Device for measuring mass unbalance of gimbal and method for same | |
| CN117470292A (en) | Instrument detection method, system, intelligent terminal and storage medium | |
| JP3392763B2 (en) | Unbalance measurement apparatus and method |