SU375554A1 - Интегрирующий акселерометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерени  параметров движени , в частности, к измерител м скоро,сти подвижных объектов, основанным на интегрировании действующего на объект ускорени .

Известны интегрирующие акселерометры, подобные центробежным регул торам. В этих приборах инерционна  масса ма тника смещена относительно оои вращени  и подвес ма тника составл ет с осью вращени  угол,

близкий К - . Под действием ускорени , на4

правленного вдоль оси вращени , инерционна  масса ма тника мен ет свое положение и во.здействует на скорость вращени  приводного двигател . Скорость вращени  оси подвеса ма тника служит мерой ускорени , а полный угол поворота оси - мерой скорости. Такие интегрирующие акселерометры чувствительны к ускорени м, направленным вдоль оси вращени  подвеса ма тника, к ускорени м, направленным вдоль оси вращени  подвеса ма тни ка, и к ускорени м, направленным по нормам к этой оси. Дл  устранени  чувствительности по одной из осей необходимо, чтобы центр инерционной массы, лежал или на оси подвеса ма тника или на перпендикул ре к оси вращени , проход щем через ось подвеса ма тника. Однако в этих положени х прибор неработоспособен.

.При малых отклонени х центра массы от нормали к оси вращени , проход щей через ось подвеса ма тника, прибор может работать , но требуютс  чрезвычайно больщие скорости вращени  ма тника, поэтому угол отклонени  ма тника выбирают близким к -.

В предложенном акселерометре инерционна  масса ма тника вы1полнена в виде двух одинаковых параллелепипедов, совмещенных одной гранью, расположенной в плоскости, перпендикул рной плоскости рамки и проход щей через ось ее вращени , и сдвинутых друг относительно друга вдоль оси вращени  рамки.

Это позвол ет исключить вли ние ускорени , перпендикул рного к оси чувствительности акселерометра.

На фиг. 1,а показано инерционное тело ма тника в плоскости рамки подвеса; на фиг. 1, б - изолированна  модель прибора; на фиг. 2 - конструктивна  схема интегрирующего акселерометра.

Инерционное тело (фиг. 1,а) выполнено в виде двух параллелепипедов, совмещенных одним ребром так, что их грани взаимно параллельны . Подвес ма тника расположен по оси Z. При этом лини , соедин юща  центра

масс параллелепипедов (главна  ось инерции

тела) составл ет угол - с линией подвеса

4

И осью вращени  ролико1В (ось У). В общем случае инерционное тело может быть образовано двум  одинаковыми телами любой формы , а не только параллеленипедами, но об зательно , чтобы главна  ось инерции .полученной фигуры (инерционного тела ма тника) составл ла с ос ми У и Z угол, близкий к

Это условие позвол ет представить инерционное тело ма тника в виде двух тел с массой т, св занных друг с другом жестко св зью длиной 2а, к середине которой прикреплен подвес ма тника длиной /о (фиг. 1,6). В установившемс  режиме

aF, sin (а + в) mwty cos а, где

/цт((с08 а + в) - /в(1 - COS a.)w - ускорение, направленное но оси вращени  рамюи.

При малых значени х угла а получаем

2wlc, cos а

Sln2(a + в)

полага , что 0 45°, имеем

т1/

2wlo cos а

COS 2а

Выполн   прибор таким образом, чтобы в начальном положении а 0, получаем окончательно

0,

./ш.

Интегрирующий акселерометр (фиг. 2) содержит инерционное тело / ма тника, укрепленное на рамке 2 при помощи подвеса 3. Оси 4 рамки укреплены в подщипниках корпуса 5. Ось 6 подвеса 5 обеспечивает возможность дв1ижени  тела / в плоскости рамки 2 и расположена симметрично относителньо подшипников корпуса 5. Длина подвеса 3 такова, что при его расположении перпендикул рно оси 4 вращени  центр т жести тела 1 лежит на ООН вращени  рамжи 2. На оси 6 укреплен датчик 7 угла, а на оси 4 двигатель 8 и датчик 9 угла, например, импульсный датчик любого типа. Акселерометр содержит также усилитель 10, вход которого подключен к датчику 7 угла подвеса 3, а выход - к двигателю 5.

Акселерометр работает следующим образом .

В исходном состо нии подвес 3 расположен по нормали к оси 4 рамюи 2, сигнал на выходе датчика 7 равен нулю и рамка 2 неподвижна . При по влении ускорени , направленного вдоль оси вращени  рамки 2, тело 1 отклон етс  от начального положени , на 1выходе датчика 7 по вл етс  сигнал и рамка 2 вращаетс  с такой скоростью, что центробежна  сила, приложенна  к ма тнику, уравновещивает инерционную силу.

Сигнал, пропорциональный скорости движени  объекта с укрепленным на нем акселерометром , получаетс  при использовании импульсного датчика 9 следующим образом. Определ   врем  одного оборота оси 4 (при ее угловой скорости ш) путем заполнени  интервала между импульсами датчика 9 импульсами стабильной частоты с периодом т, получаем среднюю угловую скорость w рамки 2 при

2л

прохождении угла .

2л

1

Wi

NI

Лт

tt

V Ш . J2/0 J

Вз в переменный щаг интегрировани  и замен   интегрирование суммированием ,получим

2

SJ- NI

атс

V

-с/г,

При отклонении подвеса ма тника 3 от исходного положени  под действием ускорени  W возникает погрешность, относительна  величина которой

to.

Д .

ЗДа«

100% «1,5Да-100%,

2(1-2Да2)

где Да - отклонение подвеса ма тника 3 от начального положени . При значени х угл. мин относительна  погрещность измерени  не превышает 0,001%.

Предмет изобретени 

Интегрирующий акселерометр, содержащий

рамку, укрепленную в корпусе на подшипниках , двигатель, св занный с осью рамюи, ма тник , укрепленный на рамке с возможностью движени  в плоскости рамки вдоль оси ее вращени , датчик угла поворота ма тника и

усилитель, включенный между датчиком угла и двигателем, отличающийс  тем, что, с целью исключени  вли ни  ускорени , нормального к оси чувствительности акселерометра , инерционна  масса ма тника выполнена

в виде двух одинаковых параллелепипедов, совмещенных одной гранью, расположенной в плоскости, перпендикул рной плоскости рамки и проход щей через ось ее вращени , и сдвинутых один относительно другого вдоль

оси вращени  рамки.

j c.:)o

Vuz /