SU1756844A1 - Способ поверки гравиинерциальных приборов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: дл  поверки и градуировки гравиинерциальных приборов. Сущность: способ основан на воздействии на повер емый прибор переменным гравитационным полем, воздействие осуществл етс  однородным гравитационным полем. Устройство содержит источник переменного гравитационного пол  с приводом, выполненный в виде тела с замкнутой полостью, в которую помещаетс  повер емый гравиинерциальный прибор, причем поверхности тела и полости  вл ютс  подобными поверхност ми второго пор дка, их геометрические центры рассовмещены 1 ил.

Description

ел

С

Изобретение относитс  к приборостроению и можетбыть использовано дл  поверки и градуировки гравиинерциальных приборов

Известен способ поверки гравиинерциальных приборов, заключающийс  в задании установленной на неподвижном основании платформе с размещенным на ней повер емым гравиинерциальным прибором колебательного движени  с заданной частотой в горизонтальной плоскости, измерении амплитуд колебани  выходного сигнала гравиинерциального прибора и определении расчетным путем амплитудно- частотной и фазочастотной характеристик гравиинерциального прибора.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность поверки, вызванна  тем, что при отклонении колеблющейс 

платформы от горизонтальной плоскости увеличиваетс  погрешность измерени , вызванна  возникновением составл ющей ус- корени  свободного падени . Чтобы исключить эту погрешность, необходимо поддерживать пр молинейность колебательного движени  с погрешностью на 2-3 пор дка меньшей, чем это позвол ет современна  эталонна  база.

Известно устройство дл  поверки гравиинерциальных приборов, реализующее известный способ. Это устройство содержит установленную на неподвижном основании платформу, с размещенным на ней гравиинерциальным прибором (сейсмопре- образователем). Платформа св зана с приводом , придающим ей колебательное движение в горизонтальной плоскости с заданной частотой. Амплитуда сейсмоколеба-ч ел

Os 00

Ib

Јь

ний платформы определ етс  измерительным преобразователем перемещени . Амп- литудно-частотна  и фазочастотна  характеристики гравиинерциэльного прибора определ ютс  расчетным путем.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность поверки, вызванна  отклонением колеблющейс  платформы от горизонтальной плоскости.

Известен способ поверки и градуировки гравиинерциальных приборов, который основан на использовании гравитационного прит жени  и заключаетс  в том, что к чувствительному элементу гравиинерциального прибора прикладывают силу, возникающую при гравитационном прит жении этого элемента и некоторой перемещаемой массь - источника гравитационного пол . В основе способа лежит фундаментальный принцип эквивалентности инерционной и гравитационной масс, позвол ющий вместо задани  корпусу гравиинерциального прибора ускорени  а прикладывать к его чувствительному элементу силу

F ma,(1)

где m - масса чувствительного элемента.

Требуемое дл  воспроизведени  ускорени  а значение силы определ етс  по формуле

F (t) // (Ф (t) S) dvidv2 ma ,

(2)

%

где t(t) - функци , описывающа  гравитационное прит жение бесконечно малых объемов dv 1 и dva чувствительного элемента гравиинерциального прибора и источника пол :

S- орт направлени  измерительной оси гравиинерциального прибора.

Если, например, рассматривать массу чувствительного элемента гравиинерциального прибора как точечную, а источник пол  в виде шара, то (2) преобразуетс  к известной формуле гравитационного при  жени  .(3)

F G

R

ma,

использу  которую можно определить, например , массу источника пол  М, необходимую дл  воспроизведени  ускорени  а

М- Д,(4)

где G - гравитационна  посто нна ; „

R - рассто ние между центром источни- ка пол  (шара) и точечном чувствительным элементом гравиинерциального прибора.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  то чность поверки и значительна  трудоёмкость ее проведени , вызванные необходимостью точного определени  размеров всех деталей, вход щих в чувствительный элемент, их взаимного расположени  и плотности, а также аналогичных данных по источнику гравитационного пол .

5Известно устройство дл  поверки гравиинерциальных приборов, содержащее неподвижное основание дл  креплени  повер емого гравиинерциального прибора (акселерометра), источник гравитационного

0 пол , выполненный с возможностью перемещени  в вертикальном направлении, дл  чего он соединен с приводом посредством механической св зи.

Недостаток известного устройства за5 ключаетс  в невысокой точности поверки гравиинерциальных приборов и значительной трудоемкости этого процесса. Это объ сн етс  тем, что действующа  на чувствительный элемент гравиинерциального прибора сила определ етс  на основа0 нии выражени  (2) расчетным путем, дл  чего дл  каждого из повер емых гракиинер- циальных приборов нужно точно знать размеры и плотность всех деталей, вход щих в чувствительный элемент, их взаимное рас5 положение и крепление в его составе. Те же характеристики должны быть известны и дл  источника пол . Дл  определени  амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик гравиинерциального прибора

0 необходимо, чтобы сила F измен лась по гармоническому закону. Поэтому необходимо , кроме того, рассчитать и реализовать такой закон движени  источника, который бы дл  каждого типа гравиинерциального

5 прибора, учитыва  отмеченные характеристики его чувствительного элемента, обеспечивал бы выполнение этого услови . Подобные расчеты должны выполн тьс  дл  требуемых сочетаний амплитуд и частот за0 даваемой силы независимо дл  каждого гравиинерциального прибора, что определ ет их значительную трудоемкость. В свою очередь , привод должен быть выполнен таким образом чтобы дл  любого гравиинерци5 ального прибора мог обеспечить с достаточ- ной точностью необходимый набор требуемых законов движени . Недостатки прототипа вызваны тем, что создаваемое гравиинерциальным прибором и источни0 ком гравитационное поле  вл етс  неоднородным .

Цель изобретени  - повышение точности поверки гравиинерциальных приборов в области малых значений задаваемых пара5 метров и снижени  трудоемкости поверки. Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу поверки гравиинерциальных приборов , заключающемус  в воздействии на

повер емый гравиинерциальный прибор

гравитационным полем, перемещении источника этого пол  относительно гравии- нерциального прибора и регистрации выходного сигнала грэвиинерциального прибора, воздействие на гравиинерциаль- ный прибор осуществл ют однородным гравитационным полем.

Кроме того, эта цель достигаетс  за счет того, что в устройстве дл  поверки гравии- нерциальных приборов, содержащем неподвижное основание дл  установки повер емого прибора, источник гравитационного пол  с приводом и измерительное устройство, источник гравитационного пол  выполнен в виде тела с замкнутой полостью , в которой размещено упом нутое ос- нование с закрепленным на нем повер емым прибором, центр полости сдвинут относительно центра тела, а поверхности тела и полости  вл ютс  подобными поверхност ми второго пор дка. При этом ось привода совмещена с осью стержн  дл  креплени  гравиинерциальиого прибора к неподвижному основанию.

На чертеже изображена принципиальна  схема устройства.

Устройство дл  поверки гравиинерци- альных приборов содержит источник гравитационного пол , выполненный в виде шара 1 однородной плотности р, в котором вы- полхнена полость 2, центр которой смещен относительно центра шара 1. В полости шара 1 размещен повер емый прибор 3, закрепленный на основании 4 посредством стержн  5, прикрепленного к неподвижной опоре 6. Шар 1 соединен с приводом 7 тик, что ось поворота привода совмещена с осью стержн  5, Выход повер емого гравиинерциального прибора 3 подключен к измерительному устройству 8.

Способ реализуетс  посредством этого устройства следующим образом.

Известно, что гравитационное пбле в полости шара однородно и определ етс  выражением

1 GpR,(5)

где R - радиус-вектор, проведенный из центра шара 1 к центру полости 2;

G - гравитационна  посто нна .

Шар 1 привод т во вращение с посто нной угловой скоростью со. При этом проекци  ускорени  гравитационного пол  шара 1 на измерительную ось повер емого гравиинерциального прибора 3 измен етс  по гармоническому закону

дпов.пр. 4pGyORco$(un-f#), (6) Где (й-частота вращени  шара;

начальна  фаза, определ ема  положением повер емого прибора.

Выходной сигнал повер емого гравиинерциального прибора 3, после воздейст ви  на него полученным однородным гравитационным полем поступает на измерительное устройство 8.

Задава  требуемые частоты по

У

известному из выражени  (6) воспроизводимому ускорению и измер   выходи о и си гнал гравиинерциального прибора, определ ют амплитудно-частотную характеристику прибора , т.е. провод т его поверку или градуировку . Фиксиру  начальное положение измерительной оси прибора аналогичным путем, может быть найдена и фазочастотна  характеристика прибора.

Использование предлагаемого технического решени  дл  поверки гравиинерци- альных приборов в области малых значений параметров движени  позвол ет существенно повысить точность поверки гравии- нерциальных приборов и тем самым

повысить точность указанных приборов.

Одновременно применение предлагаемого устройства значительно снижает трудоемкость поверки, поскольку отпадает необходимость расчета неоднородных гравитационных полей, характеристики которых дл  каждого типа гравиинерциального прибора и источника пол  завис т от точности знани  размеров и плотности всех деталей , вход щих в чувствительный элемент

гравиинерциального гприбора и их взаимного расположени  и креплени  в его составе. Использование в качестве поверхностей полости подобных поверхностей второго пор дка с оптимальными

характеристиками позвол ет получить чени  ускорени  большие, чем достигаютс  дл  приведенного примера сферических поверхностей .

Claims (2)

1.Способ поверки гра виинерциальных приборов, включающий воздействие на гра- виинерциальный прибор гравитационным путем, относительное перемещение гравиинерциального прибора и источника гравитационного пол  и регистрацию выходного сигнала гравиинерциа льного прибора, отл- и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  процедуры поверки,

воздействие на гравиинерциальный прибор осуществл ют однородным гравитационным полем.,

2.Устройство дл  поверки гравийнерци- альных приборов, содержащее неподвижное основание дл  установки

гравиинерциального прибора, источник гравитационного пол  с приводом и измерительное устройство, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  процедуры поверки, источник гравитационного пол  выполнен в виде тела с замкнутой полостью, в которой размещено неподвижное основание с установленным на нем гравиинерциальным прибором, при этом геометрические центры замкнутой полости и тела смещены друг относительно друга, их поверхности  вл ютс  подобными поверхност ми второго пор дка, а ось привода совмещена и осью стержн  дл  креплени  гравиинерциального прибора к неп одвижному основанию.