RU95122069A - Преобразователь инерциальной информации - Google Patents

Claims (2)

1. Преобразователь инерциальной информации, содержащий основание, чувствительный элемент с шестью степенями свободы в системе координат OXYZ с началом координат в точке О и осями координат ОХ, OY, ОZ, узлы ориентации чувствительного элемента в корпусе в системе координат OXYZ, выполненные по мостовой схеме датчики линейного и углового положений с электродами емкостных преобразователей на чувствительном элементе и в узлах ориентации, магнитоэлектрические силовые преобразователи с постоянным магнитом, кольцевой компенсационной катушкой и магнитной системой у каждого силового преобразователя, дифференциальный усилитель сигнала каждого датчика углового и линейного положения, причем компенсационные катушки силовых преобразователей расположены на чувствительном элементе, постоянный магнит выполнен в виде тела вращения относительно его полярной оси, магнитная система силового преобразователя выполнена с рабочим зазором кольцевой формы, а полярные оси кольцевого рабочего зазора магнитной системы и компенсационной катушки силового преобразователя совмещены с полярной осью постоянного магнита, компенсационная катушка расположена в рабочем зазоре магнитной системы, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен из электропроводного материала единым элементом из шести полуосей, соединенный своими концами в окрестности точки О системы координат, полуоси расположены попарно по каждой из осей координат ОХ, OY, OZ, полуоси в паре расположены симметрично относительно точки О системы координат, в каждой полуоси выполнено цилиндрическое центральное отверстие, концентричное с внешней цилиндрической поверхностью полуоси, каждый узел ориентации содержит втулку и узел электродов, втулка выполнена в виде первого цилиндра и последовательно расположенного с ним второго цилиндра, на одном из торцов второго цилиндра выполнено цилиндрическое углубление, ось которого расположена относительно оси первого и второго цилиндров на расстоянии l:

где I - момент инерции чувствительного элемента;
m - масса чувствительного элемента;
ε_o- - минимальное измеряемое угловое ускорение;
а_o - минимальное измеряемое линейное ускорение,
в узле электродов выполнена электроизоляционная трубка, прикрепленная к первому цилиндру втулки узла ориентации, на трубке расположены четыре электрода емкостных преобразователей положения, свободные поверхности которых образуют цилиндрическую поверхность, концентричную с поверхностью первого цилиндра, первый и второй электроды расположены со стороны свободного конца первого цилиндра, третий и четвертый электроды расположены на стороне части первого цилиндра, удаленной от его свободного конца, первый и третий электроды расположены симметрично по сравнению с вторым и четвертым электродами относительно плоскости симметрии, совпадающей с плоскостью координат, для совокупности всех электродов по трем осям координат ОХ, OY, OZ плоскости симметрии электродов расположены в трех плоскостях координат, каждый узел ориентации расположен относительно соответствующей полуоси чувствительного элемента так, что первый цилиндр узла ориентации направлен к точке О системы координат, цилиндрическая поверхность электродов узла электродов расположена напротив одной из цилиндрических поверхностей полуоси, между цилиндрической поверхностью электродов и расположенной напротив нее цилиндрической поверхностью полуоси выполнено расстояние, составляющее не менее суммарного максимального перемещения чувствительного элемента при угловом и линейном ускорениях, к свободному концу каждой полуоси прикреплена компенсационная катушка силового преобразователя, полярная ось компенсационной катушки направлена вдоль соответствующей оси координат и расположена от нее на таком же расстоянии, что и цилиндрическое углубление во втулке узла ориентации, в цилиндрическом углублении во втулке установлена магнитная система магнитоэлектрического силового преобразователя с постоянным магнитом, в каждой паре полуосей по одной из осей координат OX, OY, OZ полярные оси постоянного магнита, компенсационной катушки и магнитной системы силового преобразователя, образованного по одной полуоси из пары полуосей, расположены по одну сторону относительно соответствующей оси координат, а полярные оси постоянного магнита, компенсационной катушки и магнитной системы силового преобразователя, образованного по другой полуоси из пары полуосей, расположены по другую сторону относительно той же оси координат, полярные оси постоянных магнитов, компенсационных катушек и магнитных систем силовых преобразователей по одной оси координат расположены в одной координатной плоскости, в совокупности всех силовых преобразователей полярные оси постоянных магнитов, компенсационных катушек и магнитных систем расположены в трех плоскостях координат; в основании выполнены шесть расположенных относительно точки О системы координат отверстий, пары отверстий основания расположены по трем осям координат, в отверстия основания установлены узлы ориентации; по каждой координатной оси первый электрод узла ориентации, находящегося по одну сторону от точки О начала координат, соединен с первым электродом узла ориентации, находящегося по другую сторону от точки О начала координат; второй электрод узла ориентации, находящегося по одну сторону от точки О системы координат, соединен с вторым электродом узла ориентации, расположенного по другую сторону от точки О; третий электрод узла ориентации, расположенного по одну сторону от точки О начала системы координат, соединен с четвертым электродом узла ориентации, расположенного по другую сторону от точки О; четвертый электрод узла ориентации, находящегося по одну сторону от точки О системы координат, соединен с третьим электродом узла ориентации, находящегося на другой стороне от точки О, чувствительный элемент подключен посредством токоподвода к общему проводу; в одно плечо мостовой схемы датчика линейного положения по каждой оси координат включен первый конденсатор, неподвижный электрод которого образован соединенными вместе первыми электродами двух узлов электродов, а подвижный электрод образован поверхностями пары полуосей по одной оси координат, в другое плечо мостовой схемы датчика линейного положения включен второй конденсатор, неподвижный электрод которого образован соединенными вместе вторыми электродами двух узлов электродов, а подвижный электрод образован поверхностями пары полуосей по той же оси координат; в одно плечо мостовой схемы датчика углового положения по каждой оси координат включен третий конденсатор, неподвижный электрод которого образован соединенными вместе одним третьим и одним четвертым электродами двух узлов ориентации, а подвижный электрод образован поверхностями пары полуосей, в другое плечо мостовой схемы датчика углового положения включен четвертый конденсатор, неподвижные электроды которого образованы соединенными вместе другим третьим и другим четвертым электродами тех же двух узлов ориентации, а подвижный электрод образован поверхностями пары полуосей; цепь выходной диагонали мостовой схемы датчика линейного положения подключена к входам первого дифференциального усилителя, цепь выходной диагонали мостовой схемы датчика углового положения подключена к входам второго дифференциального усилителя; для каждой оси координат введены первый суммирующий усилитель и второй суммирующий усилитель, выходы первого и второго дифференциальных усилителей подключены к суммирующим входам первого суммирующего усилителя, выход одного из двух дифференциальных усилителей подключен к прямому входу второго суммирующего усилителя, выход другого дифференциального усилителя подключен к инверсному входу второго суммирующего усилителя; к выходу первого суммирующего усилителя подключена компенсационная катушка силового преобразователя, расположенная на одной полуоси из пары полуосей по одной оси координат, к выходу второго суммирующего усилителя подключена компенсационная катушка силового преобразователя на второй полуоси из пары полуосей по той же оси координат, с датчиками положения, плоскость симметрии электродов которых расположена в одной координатной плоскости, соединены посредством дифференциальных усилителей суммирующие усилители, к выходу которых подключены компенсационные катушки, полярные оси которых расположены по оси координат, перпендикулярной вышеуказанной координатной плоскости.

2. Преобразователь инерциальной информации по п.1, отличающийся тем, что в первом цилиндре втулки узла ориентации выполнено цилиндрическое отверстие, концентричное с первым цилиндром, цилиндрическое углубление выполнено на торце свободного конца второго цилиндра втулки, электроды узла электродов расположены на внутренней поверхности втулки узла электродов, узел электродов установлен по внешней поверхности трубки в цилиндрическое отверстие первого цилиндра, каждая полуось расположена в отверстии, образованном свободной цилиндрической поверхностью электродов узла электродов, в центральном отверстии каждой полуоси установлена оправа, на поверхности площадки которой, перпендикулярной оси координат, установлена компенсацонная катушка силового преобразователя, диаметр свободной цилиндрической поверхности электродов узла электродов выполнен по сравнению с внешним диаметром полуоси, большим по крайней мере на удвоенное значение максимального радиального перемещения чувствительного элемента при угловых и линейных ускорениях.