RU2491555C2 - Method to measure parameters of angular movement of controlled objects - Google Patents

Method to measure parameters of angular movement of controlled objects Download PDF

Info

Publication number
RU2491555C2
RU2491555C2 RU2011139804/28A RU2011139804A RU2491555C2 RU 2491555 C2 RU2491555 C2 RU 2491555C2 RU 2011139804/28 A RU2011139804/28 A RU 2011139804/28A RU 2011139804 A RU2011139804 A RU 2011139804A RU 2491555 C2 RU2491555 C2 RU 2491555C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oscillatory
oscillatory circuits
inertial
twelve
circuits
Prior art date
Application number
RU2011139804/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011139804A (en
Inventor
Юрий Федорович Рубцов
Василий Радионович Рассомагин
Денис Юрьевич Рубцов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Рубин"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Рубин" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Рубин"
Priority to RU2011139804/28A priority Critical patent/RU2491555C2/en
Publication of RU2011139804A publication Critical patent/RU2011139804A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2491555C2 publication Critical patent/RU2491555C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: method consists in cyclic measurement of increments of a rotation angle of an inertial body relative to a frame in the specified time interval. At the same time two inertial bodies are used, which are made of magnetostrictive material placed in two gaseous media with different pressure values. Mechanical oscillations are excited in two inertial bodies with ultrasonic frequency in the range from 20 kHz and to 50 kHz, as well as resonant oscillations of electromagnetic field in twelve oscillating circuits, currents are changed, which flow via twelve inductance coils of energy pumping into twelve oscillating circuits. Electromotive mutual induction forces are induced in inductance coils of oscillating circuits, under action of which amplitudes of resonant oscillations of electromagnetic fields are increased in oscillating circuits, capacitances of oscillating circuits are changed. Increments of angles of inertial bodies rotation relative to the body are measured due to change of frequencies of resonant oscillations of electromagnetic field of oscillating circuits.
EFFECT: invention makes it possible to increase accuracy of measurement, manufacturability of making and service life of a device that realises the method.
2 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения угловых перемещений, скоростей и ускорений летательных аппаратов, автомобилей и других контролируемых объектов в бесплатформенных инерциальных навигационных системах, а также роторов электрических машин.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure angular displacements, speeds and accelerations of aircraft, cars and other controlled objects in strapdown inertial navigation systems, as well as rotors of electric machines.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известен способ измерения угловой скорости объектов, описанный в кн. под редакцией Горенштейна И.А. Инерциальные навигационные системы. - М.: Машиностроение, 1970, с.145-147. В описании указанная книга обозначена как литература [1].A known method of measuring the angular velocity of objects described in the book. edited by I. Gorenstein Inertial navigation systems. - M.: Mechanical Engineering, 1970, p.145-147. In the description, this book is indicated as literature [1].

В указанном способе взвешивание гироскопического чувствительного элемента производится при помощи газового или воздушного подвеса, использующего подъемную силу сжатого газа или воздуха, поступающего из специального резервуара.In the specified method, the gyroscopic sensing element is weighed using a gas or air suspension using the lifting force of compressed gas or air coming from a special tank.

Низкая точность измерения двухстепенного гироскопического датчика угловой скорости с газовым подвесом чувствительного элемента, осуществляющего техническую реализацию указанного способа, определяется моментами, обусловленными неравномерностью действия вытекающих их капиллярных отверстий в стакане струй газа на взвешенный в газе корпус, обратными моментами (тяжением) датчиков угла и момента из-за сил электромагнитного взаимодействия полей их роторов и статоров, а также тяжением токопроводящих устройств гиромотора и датчиков угла и момента.The low accuracy of the measurement of a two-stage gyroscopic angular velocity sensor with a gas suspension of the sensing element that implements the technical implementation of this method is determined by the moments due to the uneven action of the capillary holes in the glass of gas jets flowing on the body suspended in the gas, the inverse moments (tension) of the angle and moment sensors from -for the forces of electromagnetic interaction of the fields of their rotors and stators, as well as the tension of the conductive devices of the gyromotor and angle sensors moment.

Наличие специального резервуара для газа или воздуха в конструкции указанного датчика снижает технологичность изготовления.The presence of a special tank for gas or air in the design of the specified sensor reduces the manufacturability.

Наиболее близким аналогом - прототипом предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов является способ измерения параметров углового движения объектов (см. описание в а.с. СССР №640207, МПК G01P 3/48, опубл. 27.02.79 г.).The closest analogue is the prototype of the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects is the method of measuring the parameters of the angular motion of objects (see description in the AS of the USSR No. 640407, IPC G01P 3/48, publ. 02.27.79).

Указанный способ измерения параметров углового движения объектов путем циклического измерения приращений по соответствующим осям углов поворота корпуса относительно инерционного тела. При этом измерение приращений в очередном цикле производят при полностью освобожденном от всех силовых связей с корпусом инерционным телом в заданном временном интервале, длительность которого выбирают, исходя из приращений угловой скорости объекта, определенной в предыдущем цикле.The specified method for measuring the parameters of the angular motion of objects by cyclically measuring increments along the corresponding axes of the angles of rotation of the housing relative to the inertial body. In this case, the measurement of the increments in the next cycle is carried out when the inertial body is completely freed from all force connections with the body in a given time interval, the duration of which is selected based on the increments of the angular velocity of the object determined in the previous cycle.

Устройство, осуществляющее техническую реализацию указанного способа измерения параметров углового движения объектов - прототипа, содержит инерционное тело, датчик углового перемещения инерционного тела относительно корпуса, управляемые фиксаторы инерционного тела относительно корпуса.A device that implements the technical implementation of the indicated method for measuring the parameters of the angular motion of objects - the prototype, contains an inertial body, a sensor for the angular displacement of the inertial body relative to the body, controlled clamps of the inertial body relative to the body.

В очередном цикле измерения предварительно зафиксированное относительно корпуса с помощью фиксатора инерционное тело освобождают на заданный по результатам измерений в предыдущем цикле временной интервал, в течение которого замеряют с помощью датчиков приращения угла поворота корпуса относительно инерционного тела. После этого инерционное тело снова фиксируется с помощью фиксаторов, одновременно возвращаясь относительно корпуса в первоначальное положение, и по результатам приращения угловой скорости объекта в очередном цикле определяют значение временного интервала для следующего цикла измерений.In the next measurement cycle, the inertial body previously fixed relative to the body using the latch is released for the time interval specified by the results of measurements in the previous cycle, during which the increment of the angle of rotation of the body relative to the inertial body is measured using sensors. After that, the inertial body is again fixed with the help of clamps, at the same time returning relative to the housing to its original position, and the value of the time interval for the next measurement cycle is determined by the increment of the angular velocity of the object in the next cycle.

Низкая точность измерения устройства, осуществляющего техническую реализацию способа измерения параметров углового движения объектов - прототипа, определяется наличием временных интервалов в течение которых измерения не производятся, что снижает точность измерения. При этом в указанных временных интервалах производится фиксация инерционного тела относительно корпуса, а также определение значения временного интервала для следующего цикла измерений.The low accuracy of the measurement of the device that implements the technical implementation of the method for measuring the parameters of the angular motion of objects - the prototype, is determined by the presence of time intervals during which measurements are not made, which reduces the accuracy of the measurement. Moreover, in the indicated time intervals, the inertial body is fixed relative to the body, as well as the determination of the value of the time interval for the next measurement cycle.

При большом количестве циклов измерений происходит механический износ фиксаторов и инерционного тела за счет сухого трения между ними, возникающего в моменты фиксации и освобождения инерционного тела относительно корпуса, что снижает точность измерения и срок службы указанного устройства.With a large number of measurement cycles, mechanical wear of the clamps and the inertial body occurs due to dry friction between them, which occurs at the moments of fixation and release of the inertial body relative to the housing, which reduces the measurement accuracy and the service life of the specified device.

Низкая технологичность изготовления. определяется наличием фиксаторов в конструкции указанного устройства, реализующего способ-прототип.Low manufacturability. is determined by the presence of latches in the design of the specified device that implements the prototype method.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей создания изобретения является разработка способа, а также создание устройства, имеющего более высокую точность измерения, технологичного в изготовлении с более длительным сроком службы для реализации предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов.The objective of the invention is to develop a method, as well as a device having a higher measurement accuracy, manufacturable with a longer service life to implement the proposed method for measuring the angular motion parameters of controlled objects.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих со способом - прототипом, таких как способ измерения параметров углового движения контролируемых объектов путем циклического измерения приращений угла поворота инерционного тела относительно корпуса в заданном временном интервале, и отличительных существенных признаков, таких как, два инерционных тела выполняют из магнитострикционного материала, помещают в две газообразные среды с разными значениями давления и возбуждают механические колебания в двух инерционных телах под действием приложенного к двум инерционным телам переменного магнитного поля, возбуждают резонансные колебания электромагнитного поля в двенадцати колебательных контурах, изменяют токи, протекающие через двенадцать катушек индуктивности подкачки энергии в двенадцать колебательных контуров, при изменении указанных токов наводят электродвижущие силы взаимоиндукции в двенадцати катушках индуктивности двенадцати колебательных контуров, под действием которых увеличивают амплитуды резонансных колебаний электромагнитного поля в двенадцати колебательных контурах, изменяют емкости двенадцати колебательных контуров, а приращения углов поворота двух инерционных тел относительно корпуса в заданном временном интервале измеряют за счет изменения частот резонансных колебаний электромагнитного поля двенадцати колебательных контуров.The problem is solved using the signs specified in the 1st claim, common with the prototype method, such as a method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects by cyclically measuring the increments of the angle of rotation of the inertial body relative to the body in a given time interval, and distinctive essential features , such as two inertial bodies made of magnetostrictive material, placed in two gaseous media with different pressure values and excite mechanical oscillations in two inertial bodies under the action of an alternating magnetic field applied to two inertial bodies, excite resonant electromagnetic field oscillations in twelve oscillatory circuits, change the currents flowing through twelve induction coils of energy pumping into twelve oscillatory circuits, when these currents change, they induce electromotive forces of mutual induction into twelve inductors of twelve oscillatory circuits, under the influence of which the amplitudes of the resonant to fluctuations of the electromagnetic field in twelve oscillatory circuits, change the capacitance of the twelve oscillatory circuits, and the increments of the angles of rotation of two inertial bodies relative to the housing in a given time interval are measured by changing the frequencies of the resonant vibrations of the electromagnetic field of the twelve oscillatory circuits.

В пункте 2 формулы нашел отражение частотный диапазон механических колебаний двух инерционных тел, а именно механические колебания в двух инерционных телах возбуждают ультразвуковой частотой в диапазоне от 20 кГц и до 50 кГц.In paragraph 2 of the formula, the frequency range of mechanical vibrations of two inertial bodies is reflected, namely, mechanical vibrations in two inertial bodies excite with an ultrasonic frequency in the range from 20 kHz to 50 kHz.

В предлагаемом способе измерения параметров углового движения контролируемых объектов в двух инерционных телах, выполненных из магнитострикционного материала и помещенных в две газообразные среды с разными значениями давления, возбуждают механические колебания под действием приложенного к двум инерционным телам переменного магнитного поля ультразвуковой частоты в диапазоне от 20 кГц и до 50 кГц.In the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects in two inertial bodies made of magnetostrictive material and placed in two gaseous media with different pressure values, they excite mechanical vibrations under the action of an ultrasonic frequency alternating magnetic field applied to two inertial bodies in the range from 20 kHz and up to 50 kHz.

При этом происходит аэродинамическое взвешивание двух инерционных тел внутри корпуса устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов.When this happens, the aerodynamic weighing of two inertial bodies inside the body of the device, carrying out the technical implementation of the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects.

Вследствие этого полностью отсутствует сухое трение между двумя инерционными телами и корпусом указанного устройства, что повышает точность измерения и длительность срока службы.As a result, dry friction between two inertial bodies and the body of the specified device is completely absent, which increases the accuracy of measurement and the long service life.

В предлагаемом способе измерения параметров углового движения контролируемых объектов циклическое измерение приращений углов поворота двух инерционного тела относительно корпуса в заданном временном интервале измеряют за счет изменений емкостей и частот резонансных колебаний электромагнитного поля двенадцати колебательных контуров. Вследствие этого происходит уменьшение влияния на результат измерения изменений геометрических размеров двух инерционных тел при их механических колебаниях в двух газообразных средах с разными значениями давления внутри корпуса указанного устройства, что повышает точность измерения.In the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects, a cyclic measurement of the increments of the angles of rotation of two inertial bodies relative to the body in a given time interval is measured due to changes in capacitances and frequencies of resonant vibrations of the electromagnetic field of twelve oscillatory circuits. As a result of this, there is a decrease in the effect on the measurement result of changes in the geometric dimensions of two inertial bodies during their mechanical vibrations in two gaseous media with different pressure values inside the body of the specified device, which increases the measurement accuracy.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - повышение точности измерения, технологичности изготовления и срока службы устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов.The above set of essential features allows you to get the following technical result - improving the measurement accuracy, manufacturability and service life of the device that implements the technical implementation of the proposed method for measuring the angular motion parameters of controlled objects.

Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings

Датчик угловой скорости иллюстрируется следующими чертежами:The angular velocity sensor is illustrated by the following drawings:

Фиг.1. Датчик угловой скорости, продольный разрез.Figure 1. Angular velocity sensor, longitudinal section.

Фиг.2 и фиг.3. Структурная схема датчика угловой скорости.Figure 2 and figure 3. Block diagram of the angular velocity sensor.

Фиг.4. Вид А на фиг.1 при условно прозрачных крышке, кольце, возбуждающей катушке индуктивности с каркасом, диске и инерционном теле (проводники инерционного тела находятся над проводниками статора).Figure 4. View A in figure 1 with a conditionally transparent cover, a ring, an exciting inductor with a frame, a disk and an inertial body (the conductors of the inertial body are located above the conductors of the stator).

Фиг.5. Вид инерционного тела со стороны, обращенной к диску.Figure 5. View of the inertial body from the side facing the disk.

Фиг.6. Вид статора с внешней стороны.6. View of the stator from the outside.

Фиг.7. Первый диэлектрический каркас с катушками индуктивности, продольный разрез.7. The first dielectric frame with inductors, longitudinal section.

Фиг.8. Вид А на фиг.7.Fig. 8. View A in Fig. 7.

Фиг.9. Диаграммы состояний логических сигналов на входах шести элементов ИЛИ относительно логических сигналов на соответствующих выходах шести компараторов (частот резонансных колебаний шести колебательных контуров).Fig.9. State diagrams of logic signals at the inputs of six OR elements relative to logic signals at the corresponding outputs of six comparators (resonance frequencies of six oscillatory circuits).

Фиг.10. Диаграммы состояний емкостей между секциями электродов первого, второго и третьего колебательных контуров при вращении инерционного тела относительно статора.Figure 10. Diagrams of capacitance between sections of electrodes of the first, second and third oscillatory circuits during rotation of the inertial body relative to the stator.

Фиг.11. Диаграммы состояний емкостей между секциями электродов четвертого, пятого и шестого колебательных контуров при вращении инерционного тела относительно статора.11. State diagrams of capacitances between sections of electrodes of the fourth, fifth and sixth oscillatory circuits during rotation of the inertial body relative to the stator.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство, осуществляющее техническую реализацию предлагаемого способа, содержит два датчика угловой скорости, которые имеют одинаковую конструкцию.A device that implements the technical implementation of the proposed method contains two angular velocity sensors, which have the same design.

Датчик угловой скорости содержит инерционное тело 1, выполненное в виде диска (см. фиг.1), диск 21, кольцо 22, статор 23 и крышку 24, выполненные в виде двух дисков, а также измерительную схему 25 (см. фиг.2, 3).The angular velocity sensor contains an inertial body 1 made in the form of a disk (see Fig. 1), a disk 21, a ring 22, a stator 23 and a cover 24 made in the form of two disks, and also a measuring circuit 25 (see Fig. 2, 3).

Предпочтительно статор 23, диск 21, кольцо 22 и крышку 24 выполняют из стекла, например, электровакуумного стекла (низкая газопроницаемость для аргона (практически газонепроницаемо для аргона)), или стеклокерамики (ситалла или фотоситалла, низкая газопроницаемость для газов). При выполнении указанных деталей из стекла отсутствует операция кристаллизации, что повышает технологичность изготовления.Preferably, the stator 23, the disk 21, the ring 22 and the cover 24 are made of glass, for example, electrovacuum glass (low gas permeability to argon (almost gas impermeable to argon)), or glass ceramic (glass or photo metal, low gas permeability to gases). When performing these parts from glass there is no crystallization operation, which increases the manufacturability.

Инерционное тело 1 выполнено из магнитострикционного материала, например, магнитострикционного керамического феррита (пьезомагнитной керамики), интерметаллических соединений редкая земля - переходный металл или магнитодиэлектрика (частицы мелкодисперсного ферромагнитного материала изолированы электровакуумным стеклом или стеклокерамикой).The inertial body 1 is made of magnetostrictive material, for example, magnetostrictive ceramic ferrite (piezomagnetic ceramics), rare earth intermetallic compounds - a transition metal or magnetodielectric (particles of finely dispersed ferromagnetic material are insulated by vacuum glass or glass ceramics).

Статор 23, диск 21, кольцо 22 и крышка 24 выполняют функцию корпуса. Диск 21 установлен на статор 23. Кольцо 22 установлено между диском 21 и крышкой 24.The stator 23, the disk 21, the ring 22 and the cover 24 perform the function of the housing. The disk 21 is installed on the stator 23. The ring 22 is installed between the disk 21 and the cover 24.

Места диффузионных соединений между указанными деталями корпуса обозначены на фиг.1 линиями двойной (повышенной) толщины.Places of diffusion connections between the specified parts of the housing are indicated in figure 1 by lines of double (increased) thickness.

Диффузионная сварка обеспечивает соединение указанных деталей корпуса практически без изменения их формы (микропластическая деформация в зоне диффузионной сварки между соединяемыми деталями может составить 2 мкм и менее), а также стабильность рабочих зазоров между инерционным телом 1 и корпусом, которые могут составить 1 мкм и более (см. фиг.1).Diffusion welding provides the connection of these parts of the body with virtually no change in their shape (microplastic deformation in the zone of diffusion welding between the parts to be joined can be 2 μm or less), as well as the stability of the working gaps between the inertial body 1 and the body, which can be 1 μm or more ( see figure 1).

На первом этапе в сварочной установке выполняют диффузионную сварку стекол (предпочтительно электровакуумных стекол) или исходных стекол статора 23 и диска 21 (исходные стекла на первом этапе не кристаллизуют). Затем первоначальную (повышенную) толщину диска 21 уменьшают путем шлифования до толщины от 10 мкм (предпочтительно (минимальные радиальные размеры инерционного тела 1)) и до 30 мкм.At the first stage, diffusion welding of the glasses (preferably electrovacuum glasses) or the initial glasses of the stator 23 and the disk 21 is performed in the welding installation (the initial glasses do not crystallize at the first stage). Then, the initial (increased) thickness of the disk 21 is reduced by grinding to a thickness of 10 microns (preferably (minimum radial dimensions of the inertial body 1)) and up to 30 microns.

В дальнейшем производят диффузионную сварку стекол или исходных стекол деталей корпуса (сжимающую нагрузку на соединяемые детали корпуса подают при переходе стекол или исходных стекол из хрупкой области в пластическую).Subsequently, diffusion welding of the glasses or the source glasses of the body parts is carried out (the compressive load on the parts of the body to be joined is supplied when the glasses or the source glasses are transferred from the brittle region to the plastic).

Соединенные с помощью диффузионной сварки исходные стекла затем кристаллизуют (получение стеклокерамики) в несколько этапов путем постепенного повышения температуры внутри сварочной установки с целью исключения деформации деталей корпуса (сваренных исходных стекол). При этом перед диффузионной сваркой корпуса может быть проведено ультрафиолетовое облучение по всей поверхности всех деталей корпуса, выполненных из светочувствительных исходных стекол (получение фотоситалла).United by means of diffusion welding, the source glasses are then crystallized (obtaining glass ceramics) in several stages by gradually increasing the temperature inside the welding machine in order to prevent deformation of the body parts (welded source glasses). In this case, before diffusion welding of the casing, ultraviolet irradiation can be carried out over the entire surface of all parts of the casing made of photosensitive initial glasses (obtaining photo-metal).

Диффузионную сварку стекол или исходных стекол (получение стеклокерамики) производят внутри сварочной установки в среде аргона при повышенном его давлении, которое может составить от 1 МПа и до 10 МПа, и более (предпочтительно).Diffusion welding of glasses or initial glasses (producing glass ceramics) is carried out inside a welding machine in an argon atmosphere at its increased pressure, which can be from 1 MPa to 10 MPa, and more (preferably).

После диффузионной сварки стекол или исходных стекол деталей корпуса, а также кристаллизации корпуса должны сохраняться форма диска инерционного тела 1 и его магнитострикционные свойства (магнитострикция).After diffusion welding of glasses or initial glasses of body parts, as well as crystallization of the body, the disk shape of the inertial body 1 and its magnetostrictive properties (magnetostriction) must be preserved.

Температурные коэффициенты расширения инерционного тела 1 из магнитострикционного материала и корпуса из стекла или стеклокерамики согласуют между собой.The temperature coefficients of expansion of the inertial body 1 of the magnetostrictive material and the housing of glass or glass ceramics agree with each other.

Корпус жестко закреплен на контролируемом объекте (на фиг.1 не показан).The housing is rigidly fixed to the controlled object (not shown in Fig. 1).

Выполнение корпуса датчика угловой скорости из стекла или стеклокерамики и соединение деталей корпуса с помощью диффузионной сварки (нет отдельных соединительных слоев между деталями корпуса) снижает газопроницаемость корпуса, что повышает точность измеренияThe implementation of the housing of the angular velocity sensor of glass or glass ceramics and the connection of the housing parts by diffusion welding (there are no separate connecting layers between the housing parts) reduces the gas permeability of the housing, which increases the measurement accuracy

Первый 3, второй 4, третий 5, четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 колебательные контуры гальванически развязаны от измерительной схемы 25 и содержат соответственно катушку индуктивности 15 первого 3 колебательного контура, катушку индуктивности 16 второго 4 колебательного контура, катушку индуктивности 17 третьего 5 колебательного контура, катушку индуктивности 18 четвертого 6 колебательного контура, катушку индуктивности 19 пятого 7 колебательного контура и катушку индуктивности 20 шестого 8 колебательного контура.The first 3, second 4, third 5, fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits are galvanically isolated from the measuring circuit 25 and respectively contain an inductor 15 of the first 3 oscillatory circuit, an inductor 16 of the second 4 oscillatory circuit, an inductor 17 of the third 5 oscillatory circuit, inductor 18 of the fourth 6th oscillatory circuit, inductor 19 of the fifth 7th oscillatory circuit and an inductor 20 of the sixth 8th oscillatory circuit.

Секции первого 26 и второго 27 электродов первого 3 колебательного контура (см. фиг.4), секции первого 28 и второго 29 электродов второго 4 колебательного контура, а также секции первого 30 и второго 31 электродов третьего 5 колебательного контура расположены и равномерно распределены по окружности на стороне статора 23, обращенной к диску 21.Sections of the first 26 and second 27 electrodes of the first 3 oscillatory circuit (see figure 4), sections of the first 28 and second 29 electrodes of the second 4 oscillatory circuit, as well as sections of the first 30 and second 31 electrodes of the third 5 oscillatory circuit are located and evenly distributed around the circumference on the side of the stator 23 facing the disk 21.

Секции первого 32 и второго 33 электродов четвертого 6 колебательного контура, секции первого 34 и второго 35 электродов пятого 7 колебательного контура, а также секции первого 36 и второго 37 электродов шестого 8 колебательного контура расположены и равномерно распределены по окружности меньшего диаметра на стороне статора 23, обращенной к диску 21.Sections of the first 32 and second 33 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuit, sections of the first 34 and second 35 electrodes of the fifth 7 oscillatory circuit, as well as sections of the first 36 and second 37 electrodes of the sixth 8 oscillatory circuit are located and evenly distributed around a circle of smaller diameter on the side of the stator 23, facing disk 21.

Первый и второй выводы катушки индуктивности 15 первого 3 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 26 и второго 27 электродов первого 3 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 16 второго 4 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 28 и второго 29 электродов второго 4 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 17 третьего 5 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 30 и второго 31 электродов третьего 5 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 18 четвертого 6 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 32 и второго 33 электродов четвертого 6 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 19 пятого 7 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 34 и второго 35 электродов пятого 7 колебательного контура, а также первый и второй выводы катушки индуктивности 20 шестого 8 колебательного контура подключены соответственно к секциям первого 36 и второго 37 электродов шестого 8 колебательного контура.The first and second leads of the inductance coil 15 of the first 3 oscillatory circuits are connected respectively to sections of the first 26 and second 27 electrodes of the first 3 oscillatory circuits, the first and second leads of the inductance coil 16 of the second 4 oscillatory circuits are connected respectively to sections of the first 28 and second 29 electrodes of the second 4 oscillatory circuit, the first and second conclusions of the inductor 17 of the third 5 oscillatory circuits are connected respectively to sections of the first 30 and second 31 electrodes of the third 5 oscillatory circuit, the first and second conclusions of the inductance coil 18 of the fourth 6 oscillatory circuit are connected respectively to the sections of the first 32 and second 33 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuit, the first and second conclusions of the inductance coil 19 of the fifth 7 oscillatory circuit are connected respectively to the sections of the first 34 and second 35 electrodes of the fifth 7 of the oscillatory circuit, as well as the first and second conclusions of the inductor 20 of the sixth 8 of the oscillatory circuit are connected respectively to sections of the first 36 and second 37 electrodes of the pole wow 8 oscillatory circuit.

Секции общего электрода 38 первого 3. второго 4 и третьего 5 колебательных контуров расположены и равномерно распределены по окружности на стороне инерционного тела 1, обращенной к диску 21 (см. фиг.4, 5), над секциями шести электродов первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности на стороне статора 23, обращенной к диску 21.The sections of the common electrode 38 of the first 3. second 4 and third 5 oscillatory circuits are located and evenly distributed around the circumference on the side of the inertial body 1 facing the disk 21 (see Fig. 4, 5), over the sections of the six electrodes of the first 3, second 4 and the third 5 oscillatory circuits located and evenly distributed around the circumference on the side of the stator 23, facing the disk 21.

Секции общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров расположены и равномерно распределены по окружности меньшего диаметра на стороне инерционного тела 1, обращенной к диску 21, над секциями шести электродов четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров, расположенных и равномерно распределенных по окружности меньшего диаметра на стороне статора 23, обращенной к диску 21.The sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits are located and evenly distributed around a circle of smaller diameter on the side of the inertial body 1 facing the disk 21, over the sections of the six electrodes of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits located and evenly distributed around a circle of smaller diameter on the side of the stator 23 facing the disk 21.

При равномерном распределении секций каждого электрода шести колебательных контуров по соответствующим окружностям на сторонах инерционного тела 1 и статора 23, обращенных к диску 21 (обращенных друг к другу), происходит, уменьшение влияния на результат измерения угловых перемещения, скорости и ускорения контролируемого объекта непараллельности плоскостей инерционного тела 1 и статора 23, несоосности (смещение осей) инерционного тела 1 и статора 23 друг относительно друга, а также изменений геометрических размеров секций двух общих электродов шести колебательных контуров при продольных и радиальных механических колебаниях диска инерционного тела 1.With a uniform distribution of the sections of each electrode of six oscillatory circuits along the corresponding circles on the sides of the inertial body 1 and the stator 23 facing the disk 21 (facing each other), there is a decrease in the influence on the measurement result of the angular displacement, speed and acceleration of the controlled object of the non-parallelism of the inertial planes body 1 and stator 23, misalignment (axis displacement) of the inertial body 1 and stator 23 relative to each other, as well as changes in the geometric dimensions of the sections of two common electro of six oscillatory circuits during longitudinal and radial mechanical vibrations of the disk of an inertial body 1.

При этом анизотропия магнитострикции магнитострикционного материала (например, интерметаллических соединений редкая земля -переходный металл) инерционного тела 1 не оказывает практического влияния на результат измерения.In this case, the anisotropy of the magnetostriction of the magnetostrictive material (for example, rare earth – transition metal intermetallic compounds) of the inertial body 1 does not have a practical effect on the measurement result.

Секция выполнена в виде металлической пластины, которая ограничена внешней окружностью, внутренней окружностью и двумя радиусами.The section is made in the form of a metal plate, which is bounded by an outer circle, an inner circle and two radii.

Каждая указанная секция занимает угловой сектор, равный 15° минус угловой сектор, который занимает промежуток между двумя соседними секциями, расположенными рядом по окружности (каждый промежуток между двумя соседними секциями имеет одинаковую и малую угловую ширину).Each specified section occupies an angular sector equal to 15 ° minus the angular sector, which occupies the gap between two adjacent sections located adjacent to the circumference (each gap between two adjacent sections has the same and small angular width).

Каждая секция двух общих электродов шести колебательных контуров, расположенная на стороне инерционного тела 1, обращенной к диску 21, занимает угловой сектор равный 75°. Секции общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров сдвинуты по окружности относительно секций общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров на угол равный 7,5°.Each section of two common electrodes of six oscillatory circuits, located on the side of the inertial body 1 facing the disk 21, occupies an angular sector equal to 75 °. The sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits are shifted around the circumference relative to the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits by an angle equal to 7.5 °.

Количество секций в каждом из электродов шести колебательных контуров может быть равно четырем или восьми.The number of sections in each of the electrodes of the six oscillatory circuits may be four or eight.

В общем случае количество секций в каждом из электродов шести колебательных контуров может быть четным или кратным четырем (предпочтительно).In the general case, the number of sections in each of the electrodes of the six oscillatory circuits may be even or a multiple of four (preferably).

Секции каждого электрода шести колебательных контуров, расположенные на стороне статора 23, обращенной к диску 21, объединены между собой с помощью межсекционных электрических соединений в виде концентрических и радиальных металлических проводников с контактными площадками, например, из молибдена, а также металлизированных отверстий или впаянных (предпочтительно) в статор 23 проволок диаметром 0,05 мм, например, из молибдена (см. фиг.4 и фиг.6). При этом образуются вакуумно-плотные термически согласованные электрические вводы в виде проволок в статоре 23.The sections of each electrode of six oscillatory circuits located on the side of the stator 23 facing the disk 21 are interconnected by intersectional electrical connections in the form of concentric and radial metal conductors with contact pads, for example, of molybdenum, as well as metallized holes or soldered (preferably ) into the stator 23 of the wire with a diameter of 0.05 mm, for example, of molybdenum (see figure 4 and 6). This forms a vacuum-tight thermally matched electrical inputs in the form of wires in the stator 23.

Диск 21 предназначен для снижения газопроницаемости статора 23, которая может происходить в местах расположения металлизированных отверстий или впаянных в статор 23 проволок, например, при циклическом изменении температуры внешней среды.The disk 21 is designed to reduce the gas permeability of the stator 23, which can occur at the locations of the metallized holes or wires soldered into the stator 23, for example, during cyclic changes in the temperature of the external environment.

На фиг.4 для наглядности изображения обозначена только одна из четырех секций каждого электрода шести колебательных контуров.In Fig. 4, for clarity of the image, only one of the four sections of each electrode of six oscillatory circuits is indicated.

Внутреннее пространство корпуса заполнено газообразной средой 2, например, аргоном (предпочтительно). Инерционное тело 1 установлено с возможностью перемещения в газообразную среду 2 между диском 21 и крышкой 24. Функцию аэродинамического подвеса инерционного тела 1 внутри корпуса выполняет газообразная среда 2.The interior of the housing is filled with a gaseous medium 2, for example, argon (preferably). The inertial body 1 is mounted to move into a gaseous medium 2 between the disk 21 and the cover 24. The gaseous medium 2 performs the function of aerodynamic suspension of the inertial body 1 inside the body.

Для аэродинамического взвешивания инерционного тела 1 внутри корпуса при малой амплитуде механических колебаний инерционного тела 1 необходимы минимальный объем и повышенное давление газообразной среды 2 внутри корпуса. При повышении давления газообразной среды 2 внутри корпуса (жесткости аэродинамического подвеса инерционного тела 1) возможно увеличение рабочих зазоров между инерционным телом 1 и корпусом (см. фиг.1), что повышает технологичность изготовления.For aerodynamic weighing of the inertial body 1 inside the body with a small amplitude of mechanical vibrations of the inertial body 1, a minimum volume and increased pressure of the gaseous medium 2 inside the body are required. With increasing pressure of the gaseous medium 2 inside the body (the stiffness of the aerodynamic suspension of the inertial body 1), it is possible to increase the working gaps between the inertial body 1 and the body (see figure 1), which increases the manufacturability.

При этом зазоры между обращенными друг к другу поверхностями кольца 22 и инерционного тела 1, инерционного тела 1 и диска 21, а также инерционного тела 1 и крышки 24 могут составить 1 мкм и более (см. фиг.1).In this case, the gaps between the surfaces of the ring 22 and the inertial body 1 facing each other, the inertial body 1 and the disk 21, as well as the inertial body 1 and the cover 24, can be 1 μm or more (see Fig. 1).

Диффузионная сварка деталей корпуса из стекла или исходного стекла, предназначенного для получения стеклокерамики, позволяет повысить стабильность рабочих зазоров между инерционным телом 1 и корпусом, что повышает технологичность изготовления.Diffusion welding of body parts from glass or the original glass, intended for glass ceramics, improves the stability of the working gaps between the inertial body 1 and the body, which increases the manufacturability.

Корпус может быть выполнен из оптически прозрачного электровакуумного стекла или ситалла. Вследствие этого возможен визуальный контроль аэродинамического взвешивания инерционного тела 1 в газообразной среде 2 внутри корпуса при настройке устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа.The housing may be made of optically transparent electrovacuum glass or glass. As a result of this, visual control of the aerodynamic weighing of the inertial body 1 in a gaseous medium 2 inside the housing is possible when setting up a device that implements the technical implementation of the proposed method.

Возбуждающая катушка индуктивности 40 выполнена намоткой проводом на диэлектрическом каркасе, установлена над инерционным телом 1 и подключена к генератору переменного напряжения ультразвуковой частоты (не показан) измерительной схемы 25.The exciting inductor 40 is made by winding a wire on a dielectric frame, mounted above the inertial body 1 and connected to an alternating voltage generator of ultrasonic frequency (not shown) of the measuring circuit 25.

Возможно возбуждение механических колебаний в инерционном теле 1 на частоте переменного магнитного поля возбуждающей катушки индуктивности 40 (предпочтительно) или на двойной частоте переменного магнитного поля возбуждающей катушки индуктивности 40 и высших четных гармониках.It is possible to excite mechanical vibrations in the inertial body 1 at the frequency of the alternating magnetic field of the exciting inductor 40 (preferably) or at the double frequency of the alternating magnetic field of the exciting inductor 40 and higher even harmonics.

В первом случае магнитное состояние инерционного тела 1 определяется одновременным воздействием на него постоянной магнитной индукции и переменной (изменяющейся по синусоидальному закону) индукции. При этом переменное напряжение генератора измерительной схемы 25 имеет постоянную (подмагничивающую) составляющую (постоянное смещение относительно вывода «общий» питания).In the first case, the magnetic state of the inertial body 1 is determined by the simultaneous action of a constant magnetic induction on it and a variable (changing according to the sinusoidal law) induction. In this case, the alternating voltage of the generator of the measuring circuit 25 has a constant (magnetizing) component (constant bias relative to the output of the "common" power).

Во втором случае магнитное состояние инерционного тела 1 определяется воздействием на него переменной (изменяющейся по синусоидальному закону) индукции. При отсутствии подмагничивания (постоянная магнитная индукция равна нулю) механические колебания в инерционном теле 1 на частоте переменной индукции (переменного магнитного поля возбуждающей катушки индуктивности 40) вообще отсутствуют, то есть в инерционного тела 1 возникают только механические колебания на двойной частоте и высших четных гармониках.In the second case, the magnetic state of the inertial body 1 is determined by the effect on it of a variable (changing according to the sinusoidal law) induction. In the absence of magnetization (constant magnetic induction is equal to zero), mechanical vibrations in the inertial body 1 at the frequency of the variable induction (variable magnetic field of the exciting inductor 40) are absent, that is, in the inertial body 1 there are only mechanical vibrations at the double frequency and higher even harmonics.

На Фиг.4 показано начальное взаимное положение инерционного тела 1 относительно статора 23, соответствующее нулю угловых градусов (стрелкой показано направление вращения инерционного тела 1 относительно статора 23 (корпуса)).Figure 4 shows the initial relative position of the inertial body 1 relative to the stator 23, corresponding to zero angular degrees (the arrow shows the direction of rotation of the inertial body 1 relative to the stator 23 (housing)).

Измерительная схема 25 содержит катушку индуктивности 9 подкачки энергии в первый 3 колебательный контур, катушку индуктивности 10 подкачки энергии во второй 4 колебательный контур, катушку индуктивности 11 подкачки энергии в третий 5 колебательный контур, катушку индуктивности 12 подкачки энергии в четвертый 6 колебательный контур, катушку индуктивности 13 подкачки энергии в пятый 7 колебательный контур, катушку индуктивности 14 подкачки энергии в шестой 8 колебательный контур, катушку индуктивности 41 считывания частоты резонансных колебаний первого 3 колебательного контура, катушку индуктивности 42 считывания частоты резонансных колебаний второго 4 колебательного контура, катушку индуктивности 43 считывания частоты резонансных колебаний третьего 5 колебательного контура, катушку индуктивности 44 считывания частоты резонансных колебаний четвертого 6 колебательного контура, катушку индуктивности 45 считывания частоты резонансных колебаний пятого 7 колебательного контура и катушку индуктивности 46 считывания частоты резонансных колебаний шестого 8 колебательного контура.The measuring circuit 25 contains an inductor 9 for pumping energy into the first 3 oscillatory circuit, an inductor 10 for pumping energy into a second 4 oscillator circuit, an inductor 11 for pumping energy in a third 5 oscillator circuit, an inductor 12 for pumping energy in a fourth 6 oscillator circuit, an inductor 13 pumping energy into the fifth 7th oscillating circuit, inductor 14 pumping energy into the sixth 8th oscillating circuit, inductor 41 reading the frequency of the resonant oscillations the first 3 oscillatory circuits, the inductor 42 read the frequency of the resonant oscillations of the second 4 oscillatory circuits, the inductor 43 read the frequencies of the resonant oscillations of the third 5 oscillatory circuits, the inductor 44 read the frequencies of the resonant oscillations of the fourth 6 oscillatory circuits, the inductor 45 read the frequencies of the resonant oscillations of the fifth 7 the oscillatory circuit and the inductor 46 read the frequency of the resonant vibrations of the sixth 8 of the oscillatory circuit.

Шесть катушек индуктивности шести колебательных контуров, шесть катушек индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров и шесть катушек индуктивности считывания частоты резонансных колебаний шести колебательных контуров выполнены намоткой проводом одинаковым образом на первом 47, втором 48, третьем 49, четвертом 50, пятом 51 и шестом 52 диэлектрических каркасах, которые размещены по окружности на внешней стороне 53 статора 23 с помощью стеклоспаев или клеевых соединений. При этом оси всех катушек индуктивности направлены по касательной к окружности, проходящей через центры шести диэлектрических каркасов (предпочтительно).Six inductors of six oscillatory circuits, six inductors of pumping energy into six oscillatory circuits and six inductors of reading the frequency of resonant oscillations of six oscillatory circuits are wound in the same way on the first 47, second 48, third 49, fourth 50, fifth 51 and pole 52 dielectric frames, which are placed around the circumference on the outer side 53 of the stator 23 using glass junctions or adhesive joints. In this case, the axes of all inductors are directed tangentially to a circle passing through the centers of six dielectric frames (preferably).

В общем случае каждый из шести диэлектрических каркасов с катушками индуктивности может быть повернут на 90° относительно своего положения, изображенного на фиг.6 (вращение каждого из шести диэлектрических каркасов с катушками индуктивности происходит в плоскости чертежа, изображенного на фиг.6).In the General case, each of the six dielectric frames with inductors can be rotated 90 ° relative to its position shown in Fig.6 (the rotation of each of the six dielectric frames with inductors takes place in the plane of the drawing shown in Fig.6).

На фиг.7 и фиг.8 изображен первый 47 диэлектрический каркас с намотанными на нем катушкой индуктивности 15 первого 3 колебательного контура, катушкой индуктивности 9 подкачки энергии в первый 3 колебательный контур и катушкой индуктивности 41 считывания частоты резонансных колебаний первого 3 колебательного контура. На фиг.1 шесть диэлектрических каркасов с катушками индуктивности, размещенные на внешней стороне 53 статора 23, не показаны.In Fig.7 and Fig.8 shows the first 47 dielectric frame with an inductor 15 of the first 3 oscillatory circuit wound on it, an inductor 9 for pumping energy into the first 3 oscillatory circuit and an inductor 41 for reading the frequency of the resonant oscillations of the first 3 oscillatory circuit. In Fig. 1, six dielectric frames with inductors located on the outer side 53 of the stator 23 are not shown.

Первый и второй выводы катушки индуктивности 15 первого 3 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 16 второго 4 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 17 третьего 5 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 18 четвертого 6 колебательного контура, первый и второй выводы катушки индуктивности 19 пятого 7 колебательного контура, а также первый и второй выводы катушки индуктивности 20 шестого 8 колебательного контура припаивают соответственно к первой 54, второй 55, третьей 56, четвертой 57, пятой 58, шестой 59, седьмой 60, восьмой 61, девятой 62, десятой 63, одиннадцатой 64 и двенадцатой 65 контактным площадкам.The first and second leads of the inductor 15 of the first 3 oscillatory circuits, the first and second leads of the inductor 16 of the second 4 oscillatory circuits, the first and second leads of the inductance 17 of the third 5 oscillatory circuits, the first and second leads of the inductance 18 of the fourth 6 oscillatory circuits, the first and the second conclusions of the inductor 19 of the fifth 7th oscillatory circuit, as well as the first and second conclusions of the inductor 20 of the sixth 8th oscillatory circuit are soldered respectively to the first 54, second 55, third 56, fourth 57, fifth 58, sixth 59, seventh 60, eighth 61, ninth 62, tenth 63, eleventh 64 and twelfth 65 pads.

На фиг.6 электрические соединения (проводники), выполненные навесным монтажом, обозначены пунктирными линиями.In Fig.6, electrical connections (conductors) made by surface mounting are indicated by dashed lines.

Измерительная схема 25 дополнительно включает первый 66, второй 67, третий 68, четвертый 69, пятый 70 и шестой 71 элементы ИЛИ (каждый указанный элемент ИЛИ имеет один вход и выполняет функцию логического повторителя), первый 72, второй 73, третий 74, четвертый 75, пятый 76 и шестой 77 транзисторы, первый 78, второй 79 третий 80, четвертый 81, пятый 82 и шестой 83 компараторы, а также вычислительное устройство (на фиг.2, 3 не показано).The measuring circuit 25 further includes a first 66, second 67, third 68, fourth 69, fifth 70 and sixth 71 elements OR (each indicated OR element has one input and acts as a logical repeater), first 72, second 73, third 74, fourth 75 , fifth 76 and sixth 77 transistors, first 78, second 79 third 80, fourth 81, fifth 82 and sixth 83 comparators, as well as a computing device (not shown in FIGS. 2, 3).

Вход 84 первого 66 элемента ИЛИ, вход 85 второго 67 элемента ИЛИ, вход 86 третьего 68 элемента ИЛИ, вход 87 четвертого 69 элемента ИЛИ, вход 88 пятого 70 элемента ИЛИ и вход 89 шестого 71 элемента ИЛИ являются входами запуска и поддержания резонансных колебаний электромагнитного поля соответственно в первом 3, втором 4, третьем 5, четвертом 6, пятом 7 и шестом 8 колебательных контурах. Первые выводы шести катушек индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров соединены с плюсовым выводом 90 питания.The input 84 of the first 66 OR element, the input 85 of the second 67 OR element, the input 86 of the third 68 OR element, the input 87 of the fourth 69 OR element, the input 88 of the fifth 70 OR element, and the input 89 of the sixth 71 OR element are inputs for triggering and maintaining resonant oscillations of the electromagnetic field respectively, in the first 3, second 4, third 5, fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits. The first conclusions of the six energy pumping inductors in six oscillatory circuits are connected to the positive terminal 90 of the power supply.

Второй вывод катушки индуктивности 9 подкачки энергии в первый 3 колебательный контур, второй вывод катушки индуктивности 10 подкачки энергии во второй 4 колебательный контур, второй вывод катушки индуктивности 11 подкачки энергии в третий 5 колебательный контур, второй вывод катушки индуктивности 12 подкачки энергии в четвертый 6 колебательный контур, второй вывод катушки индуктивности 13 подкачки энергии в пятый 7 колебательный контур и второй вывод катушки индуктивности 14 подкачки энергии в шестой 8 колебательный контур соединены соответственно с коллекторами первого 72, второго 73, третьего 74, четвертого 75, пятого 76 и шестого 77 транзисторов.The second terminal of the inductance coil 9 of the energy pumping in the first 3 oscillatory circuit, the second terminal of the inductor 10 of the energy pumping in the second 4 oscillatory circuit, the second terminal of the inductance coil 11 of the energy pumping in the third 5 oscillatory circuit, the second terminal of the inductance coil 12 of the electric energy pumping in the fourth 6 oscillatory circuit, the second terminal of the inductance coil 13 of the energy pumping in the fifth 7 oscillatory circuit and the second terminal of the inductor 14 of the energy pumping in the sixth 8 oscillatory circuit are connected respectively tween the collectors of the first 72, second 73, third 74, fourth 75, fifth 76 and sixth 77 transistors.

Первый вывод катушки индуктивности 41 считывания частоты резонансных колебаний первого 3 колебательного контура, первый вывод катушки индуктивности 42 считывания частоты резонансных колебаний второго 4 колебательного контура, первый вывод катушки индуктивности 43 считывания частоты резонансных колебаний третьего 5 колебательного контура, первый вывод катушки индуктивности 44 считывания частоты резонансных колебаний четвертого 6 колебательного контура, первый вывод катушки индуктивности 45 считывания частоты резонансных колебаний пятого 7 колебательного контура и первый вывод катушки индуктивности 46 считывания частоты резонансных колебаний шестого 8 колебательного контура соединены соответственно с прямыми входами первого 78, второго 79, третьего 80, четвертого 81, пятого 82 и шестого 83 компараторов, на инверсные входы которых (на фиг.2 и фиг.3 не показаны) подают опорное напряжение.The first output of the inductance coil 41 for reading the frequency of the resonant oscillations of the first 3 oscillatory circuits, the first output of the inductance coil 43 for the reading of the frequency of resonant vibrations of the third 5 oscillatory circuits, the first output of the inductor 44 for reading the frequency of the resonant oscillations of the fourth 6 oscillatory circuit, the first output of the inductor 45 read the frequency of the resonant oscillations of the fifth about 7 of the oscillatory circuit and the first output of the inductance coil 46 for reading the frequency of the resonant oscillations of the sixth 8 oscillatory circuit are connected respectively to the direct inputs of the first 78, second 79, third 80, fourth 81, fifth 82 and sixth 83 comparators, to the inverse inputs of which (in FIG. 2 and 3 not shown) supply a reference voltage.

Вторые выводы шести катушек индуктивности считывания частоты резонансных колебаний шести колебательных контуров соединены с выводом «общий» питания. Выходы первого 66, второго 67, третьего 68, четвертого 69, пятого 70 и шестого 71 элементов ИЛИ соединены соответственно с базами первого 72, второго 73, третьего 74, четвертого 75, пятого 76 и шестого 77 транзисторов, эмиттеры которых соединены с выводом «общий» питания. Выходы 91, 92, 93, 94, 95 и 96 соответственно первого 78, второго 79, третьего 80, четвертого 81, пятого 82 и шестого 83 компараторов соединены с вычислительным устройством измерительной схемы 25.The second conclusions of the six inductance coils for reading the frequency of the resonant vibrations of the six oscillatory circuits are connected to the output of the "common" power. The outputs of the first 66, second 67, third 68, fourth 69, fifth 70 and sixth 71 elements OR are connected respectively to the bases of the first 72, second 73, third 74, fourth 75, fifth 76 and sixth 77 transistors, the emitters of which are connected to the output "common »Food. The outputs 91, 92, 93, 94, 95 and 96, respectively, of the first 78, second 79, third 80, fourth 81, fifth 82 and sixth 83 comparators are connected to the computing device of the measuring circuit 25.

На фиг.9 изображены диаграммы состояний логических сигналов на указанных выходах и диаграммы состояний логических сигналов на шести входах шести элементов ИЛИ относительно логических сигналов на указанных выходах, которые обозначены пунктирными линиями. При этом увеличение или уменьшение токов, протекающих через три катушки индуктивности подкачки энергии в первый 3, второй 4 и третий 5 (или четвертый 6, пятый 7 и шестой 8) колебательные контуры происходит через десять полупериодов резонансных колебаний электромагнитного поля первого 3, второго 4 и третьего 5 (или четвертого 6, пятого 7 и шестого 8) колебательных контуров.Figure 9 shows the state diagrams of logical signals at these outputs and the state diagrams of logical signals at six inputs of six OR elements relative to logical signals at these outputs, which are indicated by dashed lines. In this case, an increase or decrease in the currents flowing through three energy pumping inductors in the first 3, second 4 and third 5 (or fourth 6, fifth 7 and sixth 8) oscillatory circuits occurs through ten half-periods of resonant oscillations of the electromagnetic field of the first 3, second 4 and third 5 (or fourth 6, fifth 7 and sixth 8) oscillatory circuits.

Для того, чтобы уменьшить влияние краевого эффекта на результат измерения необходимо, чтобы край рабочей секции, размещенной на инерционном теле 1, не подходил к краю рабочей секции, размещенной на статоре 23, на расстояние ближе чем 10·h (см. фиг.4), где h - осевое расстояние между инерционным телом 1 и статором 23.In order to reduce the influence of the edge effect on the measurement result, it is necessary that the edge of the working section placed on the inertial body 1 does not fit the edge of the working section placed on the stator 23 closer than 10 · h (see figure 4) where h is the axial distance between the inertial body 1 and the stator 23.

При этом зона краевого эффекта отстоит от середины промежутка между двумя соседними секциями, расположенными рядом по окружности на стороне статора 23, обращенной к диску 21 (инерционному телу 1), на угол равный 3°. Пунктирными линиями на фиг.10 и фиг.11 обозначены зоны краевого эффекта при измерении углового перемещения (α°).The zone of the edge effect is separated from the middle of the gap between two adjacent sections located next to the circumference on the side of the stator 23 facing the disk 21 (inertial body 1) by an angle equal to 3 °. The dashed lines in Fig. 10 and Fig. 11 denote the zones of the edge effect when measuring angular displacement (α °).

При равенстве емкостей, индуктивностей и электрических сопротивлений первого 3, второго 4 и третьего 5 (или четвертого 6, пятого 7 и шестого 8) колебательных контуров минимальные частоты резонансных колебаний указанных колебательных контуров будут равны между собой при вращении инерционного тела 1 относительно статора 23 (указанный режим работы может быть использован при настройке устройства, осуществляющее техническую реализацию предлагаемого способа).If the capacitances, inductances and electrical resistances of the first 3, second 4 and third 5 (or fourth 6, fifth 7 and sixth 8) vibrational loops are equal, the minimum frequencies of resonant vibrations of these vibrational loops will be equal to each other when the inertial body 1 rotates relative to stator 23 (specified the operation mode can be used when setting up the device, carrying out the technical implementation of the proposed method).

В случае необходимости, выравнивание постоянных составляющих емкостей указанных колебательных контуров может быть произведено путем изменения ширины соответствующих соединительных проводников.If necessary, the alignment of the constant components of the capacities of these oscillatory circuits can be done by changing the width of the corresponding connecting conductors.

Устройство, осуществляющее техническую реализацию предлагаемого способа, содержит два датчика угловой скорости, крышки которых соединены между собой с помощью клеевого соединения.A device that implements the technical implementation of the proposed method contains two angular velocity sensors, the covers of which are interconnected using adhesive bonding.

Корпус устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа, состоит из двух корпусов двух датчиков угловой скорости.The housing of the device implementing the technical implementation of the proposed method consists of two buildings of two angular velocity sensors.

При этом давление газообразной среды внутри корпуса первого датчика угловой скорости отличается от давления газообразной среды внутри корпуса второго датчика угловой скорости.The pressure of the gaseous medium inside the housing of the first angular velocity sensor is different from the pressure of the gaseous medium inside the housing of the second angular velocity sensor.

При построении диаграмм (см. фиг.10 и фиг.11) малую угловую ширину промежутка между двумя соседними секциями, расположенными рядом по окружности на стороне статора 23, обращенной к диску 21 (инерционному телу 1), не учитываем.When constructing diagrams (see Fig. 10 and Fig. 11), the small angular width of the gap between two adjacent sections located next to the circumference on the side of the stator 23 facing the disk 21 (inertial body 1) is not taken into account.

Датчик угловой скорости и его элементы конструкции могут иметь следующие технические характеристики и параметры:The angular velocity sensor and its structural elements may have the following technical characteristics and parameters:

Точность измерения углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23, угловаяThe accuracy of measuring the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23, angular 1one Быстродействие (количество отсчетов углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 за время, равное 1 секунде при вышеуказанной точности измеренияSpeed (the number of samples of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 for a time equal to 1 second at the above measurement accuracy >10000> 10,000 Диаметр диска инерционного тела 1, ммThe diameter of the disk of the inertial body 1, mm <10<10 Радиальная ширина секций шести электродов первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров, ммThe radial width of the sections of the six electrodes of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits, mm >0,5> 0.5 Максимальная частота колебаний каждого из шести колебательных контуров, МГцThe maximum oscillation frequency of each of the six oscillatory circuits, MHz <2,5<2.5 Индуктивность каждого из шести колебательных контуров, мкГнInductance of each of the six oscillatory circuits, μH >1000> 1000 Минимальная добротность каждого из шести колебательных контуровThe minimum quality factor of each of the six oscillatory circuits >100> 100 Количество витков каждой из шести катушек индуктивности шести колебательных контуровThe number of turns of each of the six inductors of six oscillatory circuits <500<500 Внутренний диаметр шести катушек индуктивности шести колебательных контуров D (см. фиг.7), ммThe inner diameter of six inductors of six oscillatory circuits D (see Fig.7), mm <4<4 Диаметр медного провода каждой из шести катушек индуктивности шести колебательных контуров, ммDiameter of a copper wire of each of six inductors of six oscillatory circuits, mm 0,050.05

Конкретный пример осуществления изобретения иллюстрируется при описании работы устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа.A specific embodiment of the invention is illustrated in the description of the operation of the device implementing the technical implementation of the proposed method.

Первый и второй датчики угловой скорости работают одинаковым образом.The first and second angular velocity sensors work in the same way.

Первый или второй датчик угловой скорости (в дальнейшем датчик угловой скорости) работает следующим образом.The first or second angular velocity sensor (hereinafter the angular velocity sensor) operates as follows.

После включения питания от генератора переменного напряжения ультразвуковой частоты измерительной схемы 25 на возбуждающую катушку индуктивности 40 подают переменное напряжение или напряжение, которое состоит из постоянной (подмагничивающей) и переменной составляющих.After turning on the power from the ultrasonic frequency alternating voltage generator of the measuring circuit 25, an alternating voltage or voltage, which consists of a constant (magnetizing) and variable components, is supplied to the exciting inductor 40.

Вследствие этого в инерционном теле 1 возбуждают механические колебания ультразвуковой частоты в диапазоне от 20 кГц и до 50 кГц под действием приложенного к нему переменного магнитного поля. При этом в инерционном теле 1 изменяются продольные (параллельные оси инерционного тела 1) и радиальные размеры инерционного тела 1.As a result, in the inertial body 1, mechanical vibrations of the ultrasonic frequency in the range from 20 kHz to 50 kHz are excited by the action of an alternating magnetic field applied to it. In this case, in the inertial body 1, the longitudinal (parallel to the axis of the inertial body 1) and radial dimensions of the inertial body 1 change.

В общем случае возможны линейная (изменение размеров инерционного тела 1 при постоянном его объеме) или объемная магнитострикции инерционного тела 1.In the general case, linear (dimensional changes of the inertial body 1 with its constant volume) or volume magnetostriction of the inertial body 1 are possible.

Газообразная, например, инертный газ (предпочтительно аргон), среда 2, находится в зазорах между инерционным телом 1 и корпусом, и выполняет функцию аэродинамического подвеса (газовой «подушки») инерционного тела 1 внутри корпуса. При возбуждении механических колебаний в инерционном теле 1 происходит аэродинамическое взвешивание инерционного тела 1 в газообразной среде 2 внутри корпуса.Gaseous, for example, an inert gas (preferably argon), medium 2, is located in the gaps between the inertial body 1 and the body, and acts as an aerodynamic suspension (gas "pillow") of the inertial body 1 inside the body. When mechanical vibrations are excited in the inertial body 1, aerodynamic weighing of the inertial body 1 takes place in a gaseous medium 2 inside the body.

При уменьшении одного из указанных зазоров жесткость аэродинамического подвеса инерционного тела 1 в этом месте, повышается. Вследствие этого инерционное тело 1 устанавливается в газообразной среде 2 внутри корпуса практически в центральное положение, которое изображено на фиг.1.When reducing one of these gaps, the stiffness of the aerodynamic suspension of the inertial body 1 in this place increases. As a result of this, the inertial body 1 is mounted in a gaseous medium 2 inside the housing practically in a central position, which is shown in FIG.

Газообразная среда 2 демпфирует вибрационные и ударные нагрузки на инерционное тело 1, что существенно повышает вибрационную и ударную прочность инерционного тела 1 внутри корпуса датчика угловой скорости.The gaseous medium 2 damps vibration and shock loads on the inertial body 1, which significantly increases the vibrational and impact strength of the inertial body 1 inside the housing of the angular velocity sensor.

Затем из параллельного канала вычислительного устройства измерительной схемы 25 на вход 84 первого 66 элемента ИЛИ, вход 85 второго 67 элемента ИЛИ, вход 86 третьего 68 элемента ИЛИ, вход 87 четвертого 69 элемента ИЛИ, вход 88 пятого 70 элемента ИЛИ и вход 89 шестого 71 элемента ИЛИ подают уровни логического нуля и единичные положительные импульсы (после предварительно поданных уровней логического нуля подают уровни логической единицы, а затем уровни логического нуля). С выходов первого 66, второго 67, третьего 68, четвертого 69, пятого 70 и шестого 71 элементов ИЛИ положительные импульсы поступают соответственно на базы первого 72, второго 73, третьего 74, четвертого 75, пятого 76 и шестого 77 транзисторов и открывают указанные транзисторы.Then, from the parallel channel of the computing device of the measuring circuit 25 to the input 84 of the first 66 OR element, the input 85 of the second 67 OR element, the input 86 of the third 68 OR element, the input 87 of the fourth 69 OR element, the input 88 of the fifth 70 OR element, and the input 89 of the sixth 71 element OR supply logical zero levels and unit positive pulses (after previously applied logical zero levels, logical unit levels are supplied, and then logical zero levels). From the outputs of the first 66, second 67, third 68, fourth 69, fifth 70 and sixth 71 elements OR, positive pulses arrive respectively at the bases of the first 72, second 73, third 74, fourth 75, fifth 76 and sixth 77 transistors and open these transistors.

Вследствие этого в моменты изменения токов в шести катушках индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров наводятся ЭДС - электродвижущие силы взаимоиндукции (электродвижущие силы индукции) в шести катушках индуктивности шести колебательных контуров, в которых возникают резонансные колебания электромагнитного поля.As a result, at the moments of changes in currents in six energy pumping inductors in six oscillatory circuits, EMF is induced - electromotive forces of mutual induction (electromotive induction forces) in six inductors of six oscillatory circuits in which resonant oscillations of the electromagnetic field occur.

Частоты резонансных колебаний электромагнитного поля шести колебательных контуров измеряют путем снятия информации с шести катушек индуктивности считывания частоты резонансных колебаний шести колебательных контуров. С выходов шести компараторов положительные сигналы прямоугольной формы поступают в вычислительное устройство измерительной схемы 25.The frequencies of the resonant vibrations of the electromagnetic field of six oscillatory circuits are measured by taking information from six inductance coils of reading the frequency of the resonant vibrations of six oscillatory circuits. From the outputs of the six comparators, the positive rectangular signals arrive at the computing device of the measuring circuit 25.

В дальнейшем с целью уменьшения влияния шести колебательных контуров друг на друга (электромагнитной совместимости шести колебательных контуров между собой) логические сигналы (импульсы) подают на шесть входов шести элементов ИЛИ из параллельного канала измерительной схемы 25 в соответствии с диаграммами, изображенными на фиг.9. На указанных диаграммах частота логических импульсов, поступающих на каждый из шести входов шести элементов ИЛИ, снижается относительно частоты резонансных колебаний электромагнитного поля соответствующего колебательного контура.Further, in order to reduce the influence of six oscillatory circuits on each other (electromagnetic compatibility of the six oscillatory circuits with each other), logical signals (pulses) are fed to six inputs of six OR elements from the parallel channel of the measuring circuit 25 in accordance with the diagrams shown in Fig.9. In these diagrams, the frequency of logical pulses arriving at each of the six inputs of six OR elements decreases with respect to the frequency of resonant vibrations of the electromagnetic field of the corresponding oscillatory circuit.

При этом происходит уменьшение амплитуд ЭДС взаимоиндукции (наведенных напряжений) в остальных пяти колебательных контурах от импульсов тока, протекающих через катушку индуктивности подкачки энергии соответствующего колебательного контура, а следовательно и повышение электромагнитной совместимости шести колебательных контуров между собой.In this case, the amplitudes of the mutual induction EMF (induced voltages) decrease in the other five oscillatory circuits from current pulses flowing through the energy pumping inductance coil of the corresponding oscillatory circuit, and, consequently, the electromagnetic compatibility of the six oscillatory circuits increases.

Вследствие этого возможно уменьшение габаритных (радиальных) размеров устройства, осуществляющего техническую реализацию предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов, за счет уменьшения радиуса окружности, проходящей через центры всех катушек индуктивности, размещенных на шести диэлектрических каркасах.As a result of this, it is possible to reduce the overall (radial) dimensions of a device that implements the technical implementation of the proposed method for measuring the angular motion parameters of controlled objects by reducing the radius of the circle passing through the centers of all inductors placed on six dielectric frames.

Напряжение на плюсовом 90 выводе питания измерительной схемы 25 (амплитуду резонансных колебаний электромагнитного поля каждого из шести колебательных контуров) выбирают минимальным, которое может составить 0,05 В.The voltage at the positive 90 power output of the measuring circuit 25 (the amplitude of the resonant vibrations of the electromagnetic field of each of the six oscillatory circuits) is chosen to be minimal, which can be 0.05 V.

При этом в датчике угловой скорости отсутствуют экраны из проводникового материала, которые расположены вблизи (на малом расстоянии) и прикрывают каждую из шести катушек индуктивности шести колебательных контуров. Вследствие этого практически отсутствует изменение индуктивности каждой из шести катушек индуктивности шести колебательных контуров, связанное с изменением частоты резонансных колебаний электромагнитного поля соответствующего колебательного контура (скин-эффектом), что повышает точность измерения.In this case, there are no screens made of conductive material in the angular velocity sensor, which are located near (at a small distance) and cover each of the six inductors of six oscillatory circuits. As a result of this, there is practically no change in the inductance of each of the six inductors of the six oscillatory circuits associated with a change in the frequency of the resonant vibrations of the electromagnetic field of the corresponding oscillatory circuit (skin effect), which increases the measurement accuracy.

С выходов шести элементов ИЛИ прямоугольные импульсы поступают на базы соответствующих шести транзисторов. При открывании указанных транзисторов через шесть катушек индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров протекают токи, при изменении которых в соответствующих шести колебательных контурах возникают ЭДС взаимоиндукции (ЭДС индукции).From the outputs of six elements OR, rectangular pulses arrive at the bases of the corresponding six transistors. When these transistors are opened, currents flow through six energy pumping coils into six oscillatory circuits, when they change, the mutual induction EMF (induction EMF) occurs in the corresponding six oscillatory circuits.

При этом в положительные полупериоды колебаний подкачка энергии в шесть колебательных контуров происходит во время увеличения тока в соответствующих шести катушках индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров, а в отрицательные полупериоды колебаний шести колебательных контуров подкачка энергии происходит во время уменьшения тока.In this case, during the positive half-periods of the oscillations, the pumping of energy into six oscillatory circuits occurs during an increase in the current in the corresponding six inductance coils of the energy pumping into six oscillatory circuits, and during the negative half-periods of the oscillations of the six oscillatory circuits, the pumping occurs during the decrease in current.

Так как передача энергии в шесть колебательных контуров происходит в моменты изменения токов в соответствующих шести катушках индуктивности подкачки энергии в шесть колебательных контуров (под действием ЭДС взаимоиндукции наводятся токи согласные с направлением токов в каждом из шести колебательных контуров).Since energy transfer to six oscillatory circuits occurs at the moments of current changes in the corresponding six inductors of energy pumping into six oscillatory circuits (under the influence of mutual induction, currents are induced that agree with the direction of the currents in each of the six oscillatory circuits).

Таким образом, в шести колебательных контурах возбуждают непрерывные незатухающие резонансные колебания электромагнитного поля с подкачкой энергии в определенные моменты, времени, увеличивают в эти моменты амплитуды токов, напряжений резонансных колебаний электромагнитного поля и определяют частоту резонансных колебаний электромагнитного поля шести колебательных контуров.Thus, in six oscillatory circuits, continuous undamped resonant oscillations of the electromagnetic field are excited with pumping energy at certain moments, times, amplitudes of currents, voltages of resonant oscillations of the electromagnetic field are increased at these moments, and the frequency of resonant oscillations of the electromagnetic field of six oscillatory circuits is determined.

На фиг.10 и фиг.11 двойной штриховкой показаны зоны перекрытия диапазонов измерения первого 3, второго 4, третьего 5 и четвертого 6, пятого 7, шестого 8 колебательных контуров. Внутри зоны перекрытия диапазонов измерения, ширина которой составляет 1,5°, происходит переключение (передача измерения углового перемещения) от первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров к четвертому 6, пятому 7 и шестому 8 колебательным контурам, и наоборот.10 and 11, double hatching shows the overlapping zones of the measuring ranges of the first 3, second 4, third 5 and fourth 6, fifth 7, sixth 8 oscillatory circuits. Inside the overlapping zone of the measurement ranges, the width of which is 1.5 °, there is a switch (transmission of the measurement of angular displacement) from the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits to the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits, and vice versa.

Известно, что собственную частоту колебаний колебательного контура (см. кн. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1, т.2. - М.: Наука, 1978, в описании указанная книга обозначена как литература [2]) определяют по формулеIt is known that the natural frequency of oscillations of the oscillatory circuit (see book. Savelyev IV Course in General Physics, vol. 1, vol. 2. - M .: Nauka, 1978, in the description of this book is designated as literature [2]) determine according to the formula

ω 0 = 1 / ( L C ) 1 / 2 ( 1 )

Figure 00000001
, литература [2], том 2, с.254, ω 0 = one / ( L C ) one / 2 ( one )
Figure 00000001
, literature [2], volume 2, p. 254,

где ω0 - собственная частота колебаний колебательного контура (круговая или циклическая частота);where ω 0 is the natural frequency of oscillation of the oscillatory circuit (circular or cyclic frequency);

L - индуктивность колебательного контура;L is the inductance of the oscillatory circuit;

С - емкость колебательного контура.C is the capacitance of the oscillatory circuit.

Период колебаний колебательного контура равенThe oscillation period of the oscillatory circuit is

T = ( 2 π ) 0 (2)

Figure 00000002
, литература [2], том 1, с.193, T = ( 2 π ) / ω 0 (2)
Figure 00000002
, literature [2], volume 1, p.193,

где π=3,14…where π = 3,14 ...

f = 1/T (3)

Figure 00000003
, литература [2], том 1, с.193, f = 1 / T (3)
Figure 00000003
, literature [2], volume 1, p.193,

где f - частота колебаний.where f is the oscillation frequency.

С учетом активного (электрического) сопротивления частоту резонансных колебаний реального колебательного контура определяют по формулеGiven the active (electrical) resistance, the frequency of the resonant oscillations of the real oscillatory circuit is determined by the formula

ω = [ 1/ ( L C ) R 2 / ( 2 L ) 2 ] 1/2 ( 4 ) ,

Figure 00000004
литература [2], том 2, с.255, ω = [ one/ ( L C ) - R 2 / ( 2 L ) 2 ] 1/2 ( four ) ,
Figure 00000004
literature [2], volume 2, p.255,

где ω - частота колебаний реального колебательного контура (круговая или циклическая частота);where ω is the frequency of oscillations of the real oscillatory circuit (circular or cyclic frequency);

R - активное (электрическое) сопротивление колебательного контура.R is the active (electrical) resistance of the oscillatory circuit.

При 1/(L·С) намного больше R2/(2·L)2, то есть при высокой добротности колебательного контура можно положитьAt 1 / (L · С) much more R 2 / (2 · L) 2 , that is, with a high quality factor of the oscillatory circuit, we can put

ω = ω 0 = 1/ ( L C ) 1/2 (5)

Figure 00000005
, литература [2], том 2, с.257. ω = ω 0 = one/ ( L C ) 1/2 (5)
Figure 00000005
, literature [2], volume 2, p.257.

Период колебаний колебательного контура по формуле Томсона равенThe oscillation period of the oscillatory circuit according to the Thomson formula is

T = 2 π(L C) 1/2 (6)

Figure 00000006
, литература [2], том 2, с.254. T = 2 π (L C) 1/2 (6)
Figure 00000006
, literature [2], volume 2, p. 254.

В дальнейшем периоды колебаний первого 3, второго 4, третьего 5, четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров будем определять по формуле Томсона.In the future, the oscillation periods of the first 3, second 4, third 5, fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits will be determined by the Thomson formula.

Период колебаний первого 3 колебательного контура равенThe oscillation period of the first 3 oscillatory circuit is

T 1 = 2 π { L 1 [ C 01 + ( C 1 C 4 ) / ( C 1 + C 4 ) ] } 1/2 ( 7 )

Figure 00000007
, T one = 2 π { L one [ C 01 + ( C one C four ) / ( C one + C four ) ] } 1/2 ( 7 )
Figure 00000007
,

где L1 - индуктивность первого 3 колебательного контура;where L 1 is the inductance of the first 3 oscillatory circuit;

C01 - постоянная составляющая емкости первого 3 колебательного контура;C 01 is a constant component of the capacitance of the first 3 oscillatory circuits;

C1 - суммарная емкость между секциями первого 26 электрода первого 3 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 1 - the total capacitance between the sections of the first 26 electrode of the first 3 oscillatory circuit and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

С4 - суммарная емкость между секциями второго 27 электрода первого 3 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров.C 4 is the total capacitance between the sections of the second 27 electrodes of the first 3 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits.

Период колебаний второго 4 колебательного контура равенThe oscillation period of the second 4 oscillatory circuit is

T 2 = 2 π{L 2 [C 02 + (C 2 C 5 )/(C 2 + C 5 )]} 1/2 ( 8 )

Figure 00000008
, T 2 = 2 π {L 2 [C 02 + (C 2 C 5 ) / (C 2 + C 5 )]} 1/2 ( 8 )
Figure 00000008
,

где L2 - индуктивность второго 4 колебательного контура;where L 2 is the inductance of the second 4 oscillatory circuits;

С02 - постоянная составляющая емкости второго 4 колебательного контура;C 02 is a constant component of the capacitance of the second 4 oscillatory circuits;

С2 - суммарная емкость между секциями первого 28 электрода второго 4 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 2 is the total capacitance between the sections of the first 28 electrode of the second 4 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

С5 - суммарная емкость между секциями второго 29 электрода второго 4 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров.With 5 - the total capacitance between the sections of the second 29 electrodes of the second 4 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits.

Период колебаний третьего 5 колебательного контура равенThe oscillation period of the third 5 oscillatory circuit is

T 3 = 2 π{L 3 [C 03 + (C 3 C 6 )/(C 3 + C 6 )]} 1/2 ( 9 )

Figure 00000009
, T 3 = 2 π {L 3 [C 03 + (C 3 C 6 ) / (C 3 + C 6 )]} 1/2 ( 9 )
Figure 00000009
,

где L3 - индуктивность третьего 5 колебательного контура;where L 3 is the inductance of the third 5 oscillatory circuit;

С03 - постоянная составляющая емкости третьего 5 колебательного контура;C 03 is a constant component of the capacitance of the third 5 oscillatory circuit;

С3 - суммарная емкость между секциями первого 30 электрода третьего 5 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 3 is the total capacitance between the sections of the first 30 electrode of the third 5 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

С6 - суммарная емкость между секциями второго 31 электрода третьего 5 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров.C 6 is the total capacitance between the sections of the second 31 electrodes of the third 5 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits.

Первый 3, второй 4 и третий 5 колебательные контуры выполнены таким образом, что постоянные составляющие емкостей и индуктивности указанных колебательных контуров практически равны между собойThe first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits are made in such a way that the constant components of the capacitances and inductances of these oscillatory circuits are practically equal to each other

C 01 = C 02 = C 03 ( 10 )

Figure 00000010
, C 01 = C 02 = C 03 ( 10 )
Figure 00000010
,

L 1 = L 2 = L 3 ( 11 )

Figure 00000011
. L one = L 2 = L 3 ( eleven )
Figure 00000011
.

При угловом перемещении инерционного тела 1, относительно статора 23, выполняются следующие равенстваWhen the angular displacement of the inertial body 1, relative to the stator 23, the following equalities

C 1M = C 2M = C 3M = C 4M = C 5M = C 6M ( 12 )

Figure 00000012
, C 1M = C 2M = C 3M = C 4M = C 5M = C 6M ( 12 )
Figure 00000012
,

где C1M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 26 электрода первого 3 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;where C 1M is the maximum total capacitance between the sections of the first 26 electrodes of the first 3 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

C2M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 28. электрода второго 4 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 2M is the maximum total capacitance between sections of the first 28. electrode of the second 4 oscillatory circuits and sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

C3M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 30 электрода третьего 5 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 3M is the maximum total capacitance between sections of the first 30 electrode of the third 5 oscillatory circuits and sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

C4M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 27 электрода первого 3 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 4M is the maximum total capacitance between the sections of the second 27 electrodes of the first 3 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

C5M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 29 электрода второго 4 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров;C 5M is the maximum total capacitance between the sections of the second 29 electrodes of the second 4 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits;

C6M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 31 электрода третьего 5 колебательного контура и секциями общего электрода 38 первого 3, второго 4 и третьего 5 колебательных контуров.C 6M is the maximum total capacitance between the sections of the second 31 electrodes of the third 5 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 38 of the first 3, second 4 and third 5 oscillatory circuits.

Период колебаний четвертого 6 колебательного контура равенThe oscillation period of the fourth 6 oscillatory circuit is

T 4 = 2 π{L 4 [C 04 + (C 7 C 10 )/(C 7 + C 10 )]} 1/2 ( 13 )

Figure 00000013
, T four = 2 π {L four [C 04 + (C 7 C 10 ) / (C 7 + C 10 )]} 1/2 ( 13 )
Figure 00000013
,

где L4 - индуктивность четвертого 6 колебательного контура;where L 4 is the inductance of the fourth 6 oscillatory circuit;

С04 - постоянная составляющая емкости четвертого 6 колебательного контура;C 04 - a constant component of the capacitance of the fourth 6 oscillatory circuit;

C7 - суммарная емкость между секциями первого 32 электрода четвертого 6 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 7 is the total capacitance between the sections of the first 32 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

С10 - суммарная емкость между секциями второго 33 электрода четвертого 6 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров.With 10 - the total capacity between the sections of the second 33 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuits and sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits.

Период колебаний пятого 7 колебательного контура равенThe oscillation period of the fifth 7 oscillatory circuit is

T 5 = 2 π{L 5 [C 05 + (C 8 C 11 )/(C 8 + C 11 )]} 1/2 ( 14 )

Figure 00000014
, T 5 = 2 π {L 5 [C 05 + (C 8 C eleven ) / (C 8 + C eleven )]} 1/2 ( fourteen )
Figure 00000014
,

где L5 - индуктивность пятого 7 колебательного контура;where L 5 is the inductance of the fifth 7 oscillatory circuit;

C05 - постоянная составляющая емкости пятого 7 колебательного контура;C 05 - the constant component of the capacitance of the fifth 7 oscillatory circuit;

C8 - суммарная емкость между секциями первого 34 электрода пятого 7 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 8 is the total capacitance between the sections of the first 34 electrode of the fifth 7 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

С11 - суммарная емкость между секциями второго 35 электрода пятого 7 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров.With 11 - the total capacity between the sections of the second 35 electrode of the fifth 7 oscillatory circuit and sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits.

Период колебаний шестого 8 колебательного контура равенThe oscillation period of the sixth 8th oscillation circuit is

T 6 = 2 π{L 6 [C 06 + (C 9 C 12 )/(C 9 + C 12 )]} 1/2 ( 15 )

Figure 00000015
, T 6 = 2 π {L 6 [C 06 + (C 9 C 12 ) / (C 9 + C 12 )]} 1/2 ( fifteen )
Figure 00000015
,

где L6 - индуктивность шестого 8 колебательного контура;where L 6 is the inductance of the sixth 8 oscillatory circuit;

С06 - постоянная составляющая емкости шестого 8 колебательного контура;C 06 - the constant component of the capacitance of the sixth 8 oscillatory circuit;

С9 - суммарная емкость между секциями первого 36 электрода шестого 8 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 9 is the total capacitance between the sections of the first 36 electrode of the sixth 8 oscillatory circuit and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits;

C12 - суммарная емкость между секциями второго 37 электрода шестого 8 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6 пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров.C 12 - the total capacitance between the sections of the second 37 electrode of the sixth 8 of the oscillatory circuit and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6 of the fifth 7 and the sixth of 8 oscillatory circuits.

Четвертый 6, пятый 7 и шестой 8 колебательные контуры выполнены таким образом, что постоянные составляющие емкостей и индуктивности указанных колебательных контуров практически равны между собойThe fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits are made in such a way that the constant components of the capacitance and inductance of these oscillatory circuits are almost equal to each other

C 04 = C 05 = C 06 ( 16 )

Figure 00000016
, C 04 = C 05 = C 06 ( 16 )
Figure 00000016
,

L 4 = L 5 = L 6 ( 17 )

Figure 00000017
. L four = L 5 = L 6 ( 17 )
Figure 00000017
.

При угловом перемещении инерционного тела 1, относительно статора 23, выполняются следующие равенства;When the angular displacement of the inertial body 1, relative to the stator 23, the following equalities are satisfied;

C 7M = C 8M = C 9M = C 10M = C 11M = C 12M ( 18 )

Figure 00000018
, C 7M = C 8M = C 9M = C 10M = C 11M = C 12M ( eighteen )
Figure 00000018
,

где C7M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 32 электрода четвертого 6 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;where C 7M is the maximum total capacitance between the sections of the first 32 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

C8M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 34 электрода пятого 7 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 8M is the maximum total capacitance between the sections of the first 34 electrode of the fifth 7 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

C9M - максимальная суммарная емкость между секциями первого 36 электрода шестого 8 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 9M is the maximum total capacitance between the sections of the first 36 electrode of the sixth 8 oscillatory circuit and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits;

C10M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 33 электрода четвертого 6 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 10M is the maximum total capacitance between the sections of the second 33 electrodes of the fourth 6 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

C11M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 35 электрода пятого 7 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров;C 11M is the maximum total capacitance between the sections of the second 35 electrode of the fifth 7 oscillatory circuits and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 oscillatory circuits;

C12M - максимальная суммарная емкость между секциями второго 37 электрода шестого 8 колебательного контура и секциями общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров.C 12M is the maximum total capacitance between the sections of the second 37 electrode of the sixth 8 oscillatory circuit and the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits.

Введем следующие обозначения в равенства (10), (11), (12), (16), (17) и (18)We introduce the following notation in equalities (10), (11), (12), (16), (17) and (18)

C 0A = C 01 = C 02 = C 03 ( 19 )

Figure 00000019
, C 0A = C 01 = C 02 = C 03 ( 19 )
Figure 00000019
,

L A = L 1 = L 2 = L 3 ( 20 )

Figure 00000020
, L A = L one = L 2 = L 3 ( twenty )
Figure 00000020
,

C AM = C 1M = C 2M = C 3M = C 4M = C 5M = C 6M ( 21 )

Figure 00000021
, C AM = C 1M = C 2M = C 3M = C 4M = C 5M = C 6M ( 21 )
Figure 00000021
,

C 0B = C 04 = C 05 = C 06 ( 22 )

Figure 00000022
, C 0B = C 04 = C 05 = C 06 ( 22 )
Figure 00000022
,

L B = L 4 = L 5 = L 6 ( 23 )

Figure 00000023
, L B = L four = L 5 = L 6 ( 23 )
Figure 00000023
,

C BM = C 7M = C 8M = C 9M = C 10M = C 11M = C 12M ( 24 )

Figure 00000024
. C BM = C 7M = C 8M = C 9M = C 10M = C 11M = C 12M ( 24 )
Figure 00000024
.

Радиальную ширину секций общего электрода 39 четвертого 6, пятого 7 и шестого 8 колебательных контуров выбирают таким образом, чтобы емкости, входящие в равенства (21) и (24), были близки между собой.The radial width of the sections of the common electrode 39 of the fourth 6, fifth 7 and sixth 8 of the oscillatory circuits is chosen so that the capacitances included in equalities (21) and (24) are close to each other.

Формулы (7), (8) и (9) с учетом равенств (19), (20) и (21) в зависимости от величины углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 (см. фиг.10) можно представить в виде:Formulas (7), (8) and (9) taking into account equalities (19), (20) and (21) depending on the magnitude of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 (see Fig. 10) can be represented as:

В диапазоне измерения от 0° и до 9°In the measuring range from 0 ° to 9 °

T 1 = 2 π{L A [C 0A + (C 1 C AM )/(C 1 + C AM )]} 1/2 ( 25 )

Figure 00000025
, T one = 2 π {L A [C 0A + (C one C AM ) / (C one + C AM )]} 1/2 ( 25 )
Figure 00000025
,

T 2 = 2 π{L A [C 0A + (C AM C AM )/(C AM + C AM )]} 1/2 ( 26 )

Figure 00000026
, T 2 = 2 π {L A [C 0A + (C AM C AM ) / (C AM + C AM )]} 1/2 ( 26 )
Figure 00000026
,

T 3 = 2 π{L A [C 0A + (C AM C 6 )/(C AM + C 6 )]} 1/2 ( 27 )

Figure 00000027
. T 3 = 2 π {L A [C 0A + (C AM C 6 ) / (C AM + C 6 )]} 1/2 ( 27 )
Figure 00000027
.

В диапазоне измерения от 15° и до 24°In the measuring range from 15 ° to 24 °

T 1 = 2 π{L A [C 0A + (C 1 C AM )/(C 1 + C AM )]} 1/2 ( 28 )

Figure 00000028
, T one = 2 π {L A [C 0A + (C one C AM ) / (C one + C AM )]} 1/2 ( 28 )
Figure 00000028
,

T 2 = 2 π{L A [C 0A + (C 2 C AM )/(C 2 + C AM )]} 1/2 ( 29 )

Figure 00000029
, T 2 = 2 π {L A [C 0A + (C 2 C AM ) / (C 2 + C AM )]} 1/2 ( 29th )
Figure 00000029
,

T 3 = 2 π{L A [C 0A + (C AM C AM )/(C AM + C AM )]} 1/2 ( 30 )

Figure 00000030
. T 3 = 2 π {L A [C 0A + (C AM C AM ) / (C AM + C AM )]} 1/2 ( thirty )
Figure 00000030
.

В диапазоне измерения от 30° и до 39°In the measuring range from 30 ° to 39 °

T 1 = 2 π{L A [C 0A + (C AM C AM )/(C AM + C AM )]} 1/2 ( 31 )

Figure 00000031
T one = 2 π {L A [C 0A + (C AM C AM ) / (C AM + C AM )]} 1/2 ( 31 )
Figure 00000031
,,

T 2 = 2 π{L A [C 0A + (C 2 C AM )/(C 2 + C AM )]} 1/2 ( 32 )

Figure 00000032
, T 2 = 2 π {L A [C 0A + (C 2 C AM ) / (C 2 + C AM )]} 1/2 ( 32 )
Figure 00000032
,

T 3 = 2 π{L A [C 0A + (C 3 C AM )/(C 3 + C AM )]} 1/2 ( 33 )

Figure 00000033
. T 3 = 2 π {L A [C 0A + (C 3 C AM ) / (C 3 + C AM )]} 1/2 ( 33 )
Figure 00000033
.

Вычислительное устройство измерительной схемы 25, в зависимости от величины углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 (см. фиг.10), вычисляет следующие выражения:The computing device of the measuring circuit 25, depending on the magnitude of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 (see Fig. 10), calculates the following expressions:

В диапазоне измерения от 0° и до 9°In the measuring range from 0 ° to 9 °

(T 2 2 T 1 2 )/(T 2 2 T 3 2 ) = [C AM /2 (C 1 C AM )/(C 1 + C AM )]/ /[C AM /2 (C AM C 6 )/(C AM + C 6 )] = = [(C AM C 1 )/(C AM + C 1 )]/[(C AM C 6 )/(C AM + C 6 )] ( 34 )

Figure 00000034
. (T 2 2 - T one 2 ) / (T 2 2 - T 3 2 ) = [C AM / 2 - (C one C AM ) / (C one + C AM )] / / [C AM / 2 - (C AM C 6 ) / (C AM + C 6 )] = = [(C AM - C one ) / (C AM + C one )] / [(C AM - C 6 ) / (C AM + C 6 )] ( 34 )
Figure 00000034
.

В диапазоне измерения от 15° и до 24°In the measuring range from 15 ° to 24 °

(T 3 2 T 1 2 )/(T 3 2 T 2 2 ) = = [(C AM C 1 )/(C AM + C 1 )]/[(C AM C 2 )/(C AM + C 2 )] ( 35 )

Figure 00000035
. (T 3 2 - T one 2 ) / (T 3 2 - T 2 2 ) = = [(C AM - C one ) / (C AM + C one )] / [(C AM - C 2 ) / (C AM + C 2 )] ( 35 )
Figure 00000035
.

В диапазоне измерения от 30° и до 39°In the measuring range from 30 ° to 39 °

(T 1 2 T 2 2 )/(T 1 2 T 3 2 ) = = [(C AM C 2 )/(C AM + C 2 )]/[(C AM C 3 )/(C AM + C 3 )] ( 36 )

Figure 00000036
. (T one 2 - T 2 2 ) / (T one 2 - T 3 2 ) = = [(C AM - C 2 ) / (C AM + C 2 )] / [(C AM - C 3 ) / (C AM + C 3 )] ( 36 )
Figure 00000036
.

Выражения (34), (35) и (36) являются мерой измерения углового перемещения в вышеуказанных диапазонах измерения и однозначно определяют угловое перемещение инерционного тела 1 относительно статора 23. Функциональную зависимость между угловым перемещением инерционного тела 1 относительно статора 23 и выражениями (34), (35) и (36) определяют предварительной градуировкой (калибровкой).Expressions (34), (35) and (36) are a measure of the angular displacement in the above measurement ranges and uniquely determine the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23. The functional relationship between the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 and expressions (34), (35) and (36) are determined by preliminary calibration (calibration).

Вычислительное устройство измерительной схемы 25 производит вычисление выраженийThe computing device of the measuring circuit 25 calculates the expressions

(T 2 2 T 1 2 )/(T 2 2 T 3 2 ) ( 37 )

Figure 00000037
, (T 2 2 - T one 2 ) / (T 2 2 - T 3 2 ) ( 37 )
Figure 00000037
,

(T 3 2 T 1 2 )/(T 3 2 T 2 2 ) ( 38 )

Figure 00000038
или (T 3 2 - T one 2 ) / (T 3 2 - T 2 2 ) ( 38 )
Figure 00000038
or

(T 1 2 T 2 2 )/(T 1 2 T 3 2 ) ( 39 )

Figure 00000039
(T one 2 - T 2 2 ) / (T one 2 - T 3 2 ) ( 39 )
Figure 00000039

через каждые 45 градусов углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 в соответствующем диапазоне измерения.every 45 degrees of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 in the corresponding measurement range.

Формулы (13), (14) и (15) с учетом равенств (22), (23) и (24) в зависимости от величины углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 (см. фиг.11) можно представить в виде:Formulas (13), (14) and (15) taking into account equalities (22), (23) and (24) depending on the magnitude of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 (see Fig. 11) can be represented as:

В диапазоне измерения от 7,5° и до 16,5°In the measuring range from 7.5 ° to 16.5 °

T 4 = 2 π{L B [C 0B + (C 7 C BM )/(C 7 + C BM )]} 1/2 ( 40 )

Figure 00000040
, T four = 2 π {L B [C 0B + (C 7 C BM ) / (C 7 + C BM )]} 1/2 ( 40 )
Figure 00000040
,

T 5 = 2 π{L B [C 0B + (C BM C BM )/(C BM + C BM )]} 1/2 ( 41 )

Figure 00000041
T 5 = 2 π {L B [C 0B + (C BM C BM ) / (C BM + C BM )]} 1/2 ( 41 )
Figure 00000041
,,

T 6 = 2 π{L B [C 0B + (C BM C 12 )/(C BM + C 12 )]} 1/2 ( 42 )

Figure 00000042
. T 6 = 2 π {L B [C 0B + (C BM C 12 ) / (C BM + C 12 )]} 1/2 ( 42 )
Figure 00000042
.

В диапазоне измерения от 22,5° и до 31,5°In the measuring range from 22.5 ° to 31.5 °

T 4 = 2 π{L B [C 0B + (C 7 C BM )/(C 7 + C BM )]} 1/2 ( 43 )

Figure 00000043
T four = 2 π {L B [C 0B + (C 7 C BM ) / (C 7 + C BM )]} 1/2 ( 43 )
Figure 00000043
,,

T 5 = 2 π{L B [C 0B + (C 8 C BM )/(C 8 + C BM )]} 1/2 ( 44 )

Figure 00000044
T 5 = 2 π {L B [C 0B + (C 8 C BM ) / (C 8 + C BM )]} 1/2 ( 44 )
Figure 00000044
,,

T 6 = 2 π{L B [C 0B + (C BM C BM )/(C BM + C BM )]} 1/2 ( 45 )

Figure 00000045
. T 6 = 2 π {L B [C 0B + (C BM C BM ) / (C BM + C BM )]} 1/2 ( 45 )
Figure 00000045
.

В диапазоне измерения от 37,5° и до 46,5°In the measuring range from 37.5 ° to 46.5 °

T 4 = 2 π{L B [C 0B + (C BM C BM )/(C BM + C BM )]} 1/2 ( 46 )

Figure 00000046
T four = 2 π {L B [C 0B + (C BM C BM ) / (C BM + C BM )]} 1/2 ( 46 )
Figure 00000046
,,

T 5 = 2 π{L B [C 0B + (C 8 C BM )/(C 8 + C BM )]} 1/2 ( 47 )

Figure 00000047
T 5 = 2 π {L B [C 0B + (C 8 C BM ) / (C 8 + C BM )]} 1/2 ( 47 )
Figure 00000047
,,

T 6 = 2 π{L B [C 0B + (C 9 C BM )/(C 9 + C BM )]} 1/2 ( 48 )

Figure 00000048
. T 6 = 2 π {L B [C 0B + (C 9 C BM ) / (C 9 + C BM )]} 1/2 ( 48 )
Figure 00000048
.

Вычислительное устройство измерительной схемы 25, в зависимости от величины углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 (см. фиг.11), вычисляет следующие выражения:The computing device of the measuring circuit 25, depending on the magnitude of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 (see Fig. 11), calculates the following expressions:

В диапазоне измерения от 7,5° и до 16,5°In the measuring range from 7.5 ° to 16.5 °

(T 5 2 T 4 2 )/(T 5 2 T 6 2 ) = [C BM /2 (C 7 C BM )/(C 7 + C BM )]/ /[C BM /2 (C BM C 12 )/(C BM + C 12 )] = = [(C BM C 7 )/(C BM + C 7 )]/[(C BM C 12 )/(C BM + C 12 )] ( 49 )

Figure 00000049
. (T 5 2 - T four 2 ) / (T 5 2 - T 6 2 ) = [C BM / 2 - (C 7 C BM ) / (C 7 + C BM )] / / [C BM / 2 - (C BM C 12 ) / (C BM + C 12 )] = = [(C BM - C 7 ) / (C BM + C 7 )] / [(C BM - C 12 ) / (C BM + C 12 )] ( 49 )
Figure 00000049
.

В диапазоне измерения от 22,5° и до 31,5°In the measuring range from 22.5 ° to 31.5 °

(T 6 2 T 4 2 )/(T 6 2 T 5 2 ) = = [(C BM C 7 )/(C BM + C 7 )]/[(C BM C 8 )/(C BM + C 8 )] ( 50 )

Figure 00000050
. (T 6 2 - T four 2 ) / (T 6 2 - T 5 2 ) = = [(C BM - C 7 ) / (C BM + C 7 )] / [(C BM - C 8 ) / (C BM + C 8 )] ( fifty )
Figure 00000050
.

В диапазоне измерения от 37,5° и до 46,5°In the measuring range from 37.5 ° to 46.5 °

(T 4 2 T 5 2 )/(T 4 2 T 6 2 ) = = [(C BM C 8 )/(C BM + C 8 )]/[(C BM C 9 )/(C BM + C 9 )] ( 51 )

Figure 00000051
. (T four 2 - T 5 2 ) / (T four 2 - T 6 2 ) = = [(C BM - C 8 ) / (C BM + C 8 )] / [(C BM - C 9 ) / (C BM + C 9 )] ( 51 )
Figure 00000051
.

Выражения (49), (50) и (51) являются мерой измерения углового перемещения в вышеуказанных диапазонах измерения и однозначно определяют угловое перемещение инерционного тела 1 относительно статора 23 (корпуса). Функциональную зависимость между угловым перемещением инерционного тела 1 относительно статора 23 и выражениями (49), (50) и (51) определяют предварительной градуировкой (калибровкой).Expressions (49), (50) and (51) are a measure of the angular displacement in the above measurement ranges and uniquely determine the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 (housing). The functional dependence between the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 and expressions (49), (50) and (51) is determined by preliminary calibration (calibration).

Вычислительное устройство измерительной схемы 25 производит вычисление выраженийThe computing device of the measuring circuit 25 calculates the expressions

(T 5 2 T 4 2 )/(T 5 2 T 6 2 ) ( 52 )

Figure 00000052
, (T 5 2 - T four 2 ) / (T 5 2 - T 6 2 ) ( 52 )
Figure 00000052
,

(T 6 2 T 4 2 )/(T 6 2 T 5 2 ) ( 53)

Figure 00000053
или (T 6 2 - T four 2 ) / (T 6 2 - T 5 2 ) ( 53)
Figure 00000053
or

(T 4 2 T 5 2 )/(T 4 2 T 6 2 ) ( 54 )

Figure 00000054
(T four 2 - T 5 2 ) / (T four 2 - T 6 2 ) ( 54 )
Figure 00000054

через каждые 45 градусов углового перемещения инерционного тела 1 относительно статора 23 в соответствующем диапазоне измерения.every 45 degrees of the angular displacement of the inertial body 1 relative to the stator 23 in the corresponding measurement range.

Угловое перемещение (приращение угла поворота) инерционного тела 1 относительно статора 23 является мерой измерения и однозначно определяет угловую скорость контролируемого объекта в заданном временном интервале относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат (см. литературу {1}, с.8, 131, 132).The angular displacement (increment of the angle of rotation) of the inertial body 1 relative to the stator 23 is a measure and unambiguously determines the angular velocity of the controlled object in a given time interval relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system (see literature {1}, p.8, 131, 132) .

Функциональную зависимость между угловым перемещением (приращением угла поворота) инерционного тела 1 относительно статора 23 (корпуса) и угловой скоростью (однократным интегралом по времени от углового ускорения) контролируемого объекта в заданном временном интервале относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат определяют предварительной градуировкой (калибровкой).The functional dependence between the angular displacement (increment of the angle of rotation) of the inertial body 1 relative to the stator 23 (housing) and the angular velocity (a single integral over time from the angular acceleration) of the controlled object in a given time interval relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system is determined by preliminary calibration (calibration) .

При этом угловую скорость контролируемого объекта калибруют с учетом температурного признака - разности угловых скоростей первого и второго датчиков угловой скорости, деленной на угловую скорость первого или второго датчика угловой скорости.In this case, the angular velocity of the controlled object is calibrated taking into account the temperature characteristic - the difference in angular velocities of the first and second angular velocity sensors divided by the angular velocity of the first or second angular velocity sensor.

Вследствие этого происходит снижение влияния изменения температуры окружающей среды на результат измерения угловой скорости контролируемого объекта, что повышает точность измерения угловой скорости контролируемого объекта.As a result of this, the influence of changes in ambient temperature on the result of measuring the angular velocity of the controlled object is reduced, which increases the accuracy of measuring the angular velocity of the controlled object.

Вычислительное устройство измерительной схемы 25 вычисляет угловые перемещение и ускорение контролируемого объекта относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат соответственно однократным интегрированием и однократным дифференцированием по времени угловой скорости контролируемого объекта относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат.The computing device of the measuring circuit 25 calculates the angular displacement and acceleration of the controlled object relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system, respectively, by single integration and single-time differentiation in time of the angular velocity of the controlled object relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system.

Таким образом, в устройстве, осуществляющем техническую реализацию предлагаемого способа измерения параметров углового движения контролируемых объектов, происходит уменьшение влияния на результат измерения угловых перемещения, скорости и ускорения контролируемого объекта относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат изменений частоты задающего генератора, например, от температуры, вычислительного устройства измерительной схемы 25, температуры внешней среды, осевого расстояния между обращенными друг к другу поверхностями (плоскостями) инерционного тела 1 и статора 23, непараллельности плоскостей и несоосности инерционного тела 1 и статора 23, а также изменений геометрических размеров секций двух общих электродов шести колебательных контуров при продольных и радиальных механических колебаниях инерционного тела 1, что повышает точность измерения.Thus, in the device implementing the technical implementation of the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects, there is a decrease in the effect on the measurement result of the angular displacement, speed and acceleration of the controlled object relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system of changes in the frequency of the master oscillator, for example, from temperature device measuring circuit 25, the temperature of the environment, the axial distance between facing each other the surfaces (planes) of the inertial body 1 and the stator 23, the non-parallelism of the planes and misalignment of the inertial body 1 and the stator 23, as well as changes in the geometric dimensions of the sections of two common electrodes of six oscillatory circuits during longitudinal and radial mechanical vibrations of the inertial body 1, which increases the measurement accuracy.

При этом измерение угловых перемещения, скорости и ускорения контролируемого объекта происходит строго в плоскости и соосно диску статора 23 (нет поперечной чувствительности), что повышает точность измерения.In this case, the measurement of the angular displacement, speed and acceleration of the controlled object occurs strictly in the plane and coaxially with the stator disk 23 (there is no lateral sensitivity), which increases the measurement accuracy.

В предлагаемом способе для измерения параметров углового движения контролируемых объектов полностью отсутствует сухое трение между инерционным телом 1 и корпусом, что также повышает точность измерения.In the proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects, there is completely no dry friction between the inertial body 1 and the body, which also increases the accuracy of the measurement.

Например, при температурном расширении проводников первого 3, второго 4 и третьего 5 (или четвертого 6, пятого 7 и шестого 8) колебательных контуров вследствие изменения температуры внешней среды, происходят изменения практически пропорционально постоянных составляющих емкостей и практически пропорционально суммарных емкостей между секциями электродов указанных колебательных контуров.For example, during the temperature expansion of the conductors of the first 3, second 4, and third 5 (or fourth 6, fifth 7, and sixth 8) oscillatory circuits due to changes in the temperature of the environment, changes occur almost proportionally to the constant components of the capacitors and almost proportionally to the total capacitance between the electrode sections of the indicated oscillatory contours.

Вследствие этого происходит уменьшение влияния на результат измерения угловых перемещения, скорости и ускорения контролируемого объекта относительно псевдоинерциальной (инерциальной) системы координат температурного расширения проводников первого 3, второго 4 и третьего 5 (или четвертого 6, пятого 7 и шестого 8) колебательных контуров.As a result of this, there is a decrease in the influence on the measurement result of the angular displacement, speed and acceleration of the controlled object relative to the pseudo-inertial (inertial) coordinate system of the temperature expansion of the conductors of the first 3, second 4 and third 5 (or fourth 6, fifth 7 and sixth 8) vibrational circuits.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Предлагаемый способ измерения параметров углового движения контролируемых объектов найдет широкое применение в устройствах измерительной техники, специалистам будут очевидны и другие частные случаи автоматизации измерения угловых перемещений, скоростей и ускорений контролируемого объекта. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.The proposed method for measuring the parameters of the angular motion of controlled objects will find wide application in devices of measuring equipment, other special cases of automation of measuring angular displacements, velocities and accelerations of a controlled object will be obvious to specialists. This description and examples are considered as material illustrating the invention, the essence of which and the scope of patent claims are defined in the following claims, a combination of essential features and their equivalents.

Claims (2)

1. Способ измерения параметров углового движения контролируемых объектов путем циклического измерения приращений угла поворота инерционного тела относительно корпуса в заданном временном интервале, отличающийся тем, что два инерционных тела выполняют из магнитострикционного материала, помещают в две газообразные среды с разными значениями давления и возбуждают механические колебания в двух инерционных телах под действием приложенного к двум инерционным телам переменного магнитного поля, возбуждают резонансные колебания электромагнитного поля в двенадцати колебательных контурах, изменяют токи, протекающие через двенадцать катушек индуктивности подкачки энергии в двенадцать колебательных контуров, при изменении указанных токов наводят электродвижущие силы взаимоиндукции в двенадцати катушках индуктивности двенадцати колебательных контуров, под действием которых увеличивают амплитуды резонансных колебаний электромагнитного поля в двенадцати колебательных контурах, изменяют емкости двенадцати колебательных контуров, а приращения углов поворота двух инерционных тел относительно корпуса в заданном временном интервале измеряют за счет изменения частот резонансных колебаний электромагнитного поля двенадцати колебательных контуров.1. The method of measuring the parameters of the angular motion of controlled objects by cyclically measuring the increments of the angle of rotation of the inertial body relative to the body in a predetermined time interval, characterized in that the two inertial bodies are made of magnetostrictive material, placed in two gaseous media with different pressure values and excite mechanical vibrations in two inertial bodies under the action of an alternating magnetic field applied to two inertial bodies excite resonant vibrations of the electron magnetic field in twelve oscillatory circuits, change the currents flowing through twelve induction coils of energy pumping into twelve oscillatory circuits, when changing these currents induce electromotive forces of mutual induction in twelve inductors of twelve oscillatory circuits, which increase the amplitudes of resonant oscillations of electromagnetic fields in twelve contours, change the capacities of twelve oscillatory circuits, and the increments of the angles of rotation of two inertia ionic bodies relative to the housing in a predetermined time interval measured by changing the resonant frequency of the electromagnetic field oscillations twelve resonant circuits. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механические колебания в двух инерционных телах возбуждают ультразвуковой частотой в диапазоне от 20 кГц и до 50 кГц. 2. The method according to claim 1, characterized in that mechanical vibrations in two inertial bodies excite with an ultrasonic frequency in the range from 20 kHz to 50 kHz.
RU2011139804/28A 2011-09-29 2011-09-29 Method to measure parameters of angular movement of controlled objects RU2491555C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139804/28A RU2491555C2 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Method to measure parameters of angular movement of controlled objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011139804/28A RU2491555C2 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Method to measure parameters of angular movement of controlled objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011139804A RU2011139804A (en) 2013-04-10
RU2491555C2 true RU2491555C2 (en) 2013-08-27

Family

ID=49151651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011139804/28A RU2491555C2 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Method to measure parameters of angular movement of controlled objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2491555C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU640207A1 (en) * 1975-06-06 1978-12-30 Серпуховское Высшее Военное Командное Училище Им. Ленинского Комсомола Method of measuring object angular motion parameters
SU964535A2 (en) * 1980-03-31 1982-10-07 Московский автомеханический институт Position and speed sensor
JP2001174263A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Toyota Motor Corp Angular-velocity detecting apparatus
US7219547B2 (en) * 2003-05-16 2007-05-22 Tdk Corporation Angular velocity sensor and angular velocity detector
US7415879B2 (en) * 2003-05-16 2008-08-26 Tdk Corporation Angular velocity sensor and angular velocity detector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU640207A1 (en) * 1975-06-06 1978-12-30 Серпуховское Высшее Военное Командное Училище Им. Ленинского Комсомола Method of measuring object angular motion parameters
SU964535A2 (en) * 1980-03-31 1982-10-07 Московский автомеханический институт Position and speed sensor
JP2001174263A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Toyota Motor Corp Angular-velocity detecting apparatus
US7219547B2 (en) * 2003-05-16 2007-05-22 Tdk Corporation Angular velocity sensor and angular velocity detector
US7415879B2 (en) * 2003-05-16 2008-08-26 Tdk Corporation Angular velocity sensor and angular velocity detector

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011139804A (en) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koukharenko et al. Microelectromechanical systems vibration powered electromagnetic generator for wireless sensor applications
El-Hami et al. Design and fabrication of a new vibration-based electromechanical power generator
JPH11352143A (en) Acceleration sensor
Constantinou et al. A magnetically sprung generator for energy harvesting applications
Gutierrez et al. Design and characterization of a low frequency 2-dimensional magnetic levitation kinetic energy harvester
US20100180681A1 (en) System and method for increased flux density d&#39;arsonval mems accelerometer
CN102980565B (en) Circular ring fluctuation micromechanical gyroscope and preparation method thereof
US7219547B2 (en) Angular velocity sensor and angular velocity detector
Zotov et al. 3-D micromachined spherical shell resonators with integrated electromagnetic and electrostatic transducers
Hou et al. A low 1/f noise tunnel magnetoresistance accelerometer
CN113109636B (en) Single-chip three-dimensional electric field sensor
CN103278148B (en) Two-axis microgyroscope of magnetostrictive solid oscillator
RU2491555C2 (en) Method to measure parameters of angular movement of controlled objects
US11215455B2 (en) Piezoelectric ring gyroscope
RU2465605C1 (en) Apparatus for measuring parameters of angular motion of objects
RU2466411C1 (en) Method of measuring parameters of angular motion of controlled objects
Houlihan et al. A study on the spatial dependence of a MEMS electromagnetic transducer
Liu et al. Modelling of resonant MEMS magnetic field sensor with electromagnetic induction sensing
Mutlu et al. Design and fabrication of a new micro-power scaled electromagnetic harvester
Wu et al. Packaged angle-sensing device with magnetoelectric laminate composite and magnetic circuit
Sciuto et al. Displacement and magnetic induction measurements of energy harvester system based on magnetic spring integrated in the electromagnetic vibration generator
RU2442991C1 (en) Capacitive sensor for measuring the parameters of angular movement of objects
RU2516207C2 (en) Method to measure parameters of angular motion of objects
Wen et al. A characterization of the performance of MEMS vibratory gyroscope in different fields
US20210247186A1 (en) Piezoelectric ring gyroscope

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130930