SU456208A1

SU456208A1 - Vibration Angular Speed Sensor

Info

Publication number: SU456208A1
Application number: SU1844881A
Authority: SU
Inventors: Альберт Исмаилович Альмишев; Михаил Александрович Мирошников
Original assignee: Предприятие П/Я М-5845
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1972-11-09
Publication date: 1975-01-05

Description

1one

Изобретение относитс к устройствам дл измерени параметров движени .The invention relates to devices for measuring motion parameters.

Известны вибрационные датчики угловой скорости, содержащие тонкостенный цилиндрический резонатор, магнитопровод с обмотками возбуждени первичной и вторичной волн, подключенными к выходам соответствующих усилителей, и узел съема сигнала.Vibrational angular velocity sensors are known that contain a thin-walled cylindrical resonator, a magnetic core with primary and secondary excitation windings connected to the outputs of the respective amplifiers, and a signal pickup unit.

Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерени -достигаетс тем, что в предлагаемом датчике узел съема сигнала выполнен в виде охватывающего резонатор цилиндрического емкостного преобразовател с равномерно расположенными и чередующимис м-ежду собой по внутренней поверхности пластинами съема первичной и вторичной волн; при этом пластины дл каждой из волн смещены одна относительно другой по оси цилиндра на 90° и подключены по дифференциальной мостовой схеме ко входам соответствующих усилителей.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurement - achieved in the proposed sensor, the signal removal unit is designed as a cylindrical capacitive transducer covering the resonator with uniformly spaced and alternating m-plates of the primary and secondary waves along the inner surface; the plates for each of the waves are shifted one relative to the other along the axis of the cylinder by 90 ° and are connected in a differential bridge circuit to the inputs of the corresponding amplifiers.

На фиг. 1 представлена конструктивна схема вибрационного датчика угловой скорости; на фиг. 2 - принципиальна электрическа схема.FIG. 1 shows a structural diagram of a vibration angular velocity sensor; in fig. 2 - circuit diagram in principle.

Вибрационный датчик угловой скорости содержит тонкостенный цилиндрический резонатор 1 (фиг. 1), который делит внутреннюю полость прибора на камеру высокого давлени 2 и камеру низкого давлени 3; магнитопровод The vibration angular velocity sensor contains a thin-walled cylindrical resonator 1 (Fig. 1), which divides the internal cavity of the device into a high pressure chamber 2 and a low pressure chamber 3; magnetic conductor

4, на котором расположены обмотки возбуждени и подмагничивани 5, дифференциальный емкостный преобразователь 6 в виде цилиндра , по внутреннему диаметру которого вдоль образующих равномерно по окружности размещено 2п пластин 7, где п - число полуволн сто чей волны, образующих совместно с поверхностью резонатора конденсаторы 8 и 9 (фиг. 2), включенные в соседние плечи измерительного моста посто нного тока 10, измерительна диагональ которого подключена на вход усилител первичной волны И, и конденсаторы 12 и 13, включенные в соседние плечи измерительного моста посто нного тока 14, измерительна диагональ которого подключена на вход усилител вторичной волны 15.4, on which the excitation and biasing windings 5 are located, a differential capacitive transducer 6 in the form of a cylinder, the internal diameter of which contains plates 2p along the uniformly circumferential 2p plates 7, where n is the number of half-wave standing waves forming together with the surface of the resonator capacitors 8 and 9 (Fig. 2) included in the adjacent arms of the measuring bridge of the direct current 10, the measuring diagonal of which is connected to the input of the amplifier of the primary wave I, and capacitors 12 and 13 included in the adjacent arms ritelnogo bridge DC 14, the measuring diagonal of which is connected to the input of amplifier 15, the secondary wave.

Конденсаторы размещены так, что пластины, расположенные над полюсами магнитопровода , соответствуют пучност м сто чей волны, а пластины, расположенные между полюсами магнитопровод а, соответствуют пучност м вторичной волны или узлам первичной волны.The capacitors are placed so that the plates located above the poles of the magnetic circuit correspond to the antinodes of the standing wave, and the plates located between the poles of the magnetic conductor a correspond to the antinodes of the secondary wave or nodes of the primary wave.

Обмотка возбуждени первичной волны 16 и обмотка возбуждени вторичной волны 17 подключены к выходам соответствующих усилителей; обмотка подмагничивани 18, последовательно с которой подключен дроссель 19, подсоединена к источнику посто нного тока 20. Фазовый детектор 21 подключен к выходам усилителей.The primary excitation winding 16 and the secondary excitation winding 17 are connected to the outputs of the respective amplifiers; The bias winding 18, in series with which the choke 19 is connected, is connected to a DC source 20. Phase detector 21 is connected to the outputs of the amplifiers.

Датчик работает следующим образом.The sensor works as follows.

Обмотка возбуждени первичной волны 16, вызыва колебани тонкостенного резонатора 1, образует сто чие волны но круговому сечению цилиндра.The excitation winding of the primary wave 16, causing oscillations of the thin-walled resonator 1, forms standing waves in a circular section of the cylinder.

Колебани резонатора вызывают противофазные колебани электрического пол на пластинах 7, наход щихс над пучност ми первичной сто чей волны. В результате этого в диагонали измерительного моста посто нного тока 10 по вл етс напр жение, которое поступает на усилитель 11. Таким образом организуетс система самовозбуждени первичной волны.The oscillations of the resonator cause antiphase oscillations of the electric field on the plates 7, which are located above the antinodes of the primary standing wave. As a result, a voltage appears at the diagonal of the DC measuring bridge 10, which is applied to the amplifier 11. Thus, a system of self-excitation of the primary wave is organized.

Система усилени вторичной волны работает аналогично системе усилени первичной волны . При этом коэффициент обратной св зи в системе усилени вторичной волны измен етс потенциометром 22 так, чтобы исключить возможность самовозбуждени .The secondary wave amplification system operates similarly to the primary wave amplification system. Here, the feedback coefficient in the secondary wave amplification system is changed by potentiometer 22 so as to eliminate the possibility of self-excitation.

При вращении датчика с колеблющимс резонатором 1 вокруг его измерительной оси с посто нной угловой скоростью под действием Кориолисова ускорени в материале резонатора смещаетс сто ща волна. Теперь она представл ет собой суперпозицию двух сдвинутых в пространстве на четверть периода первичной и вторичной сто чих волн.When a sensor with an oscillating resonator 1 is rotated around its measuring axis with a constant angular velocity, a standing wave is displaced in the material of the resonator under the action of Coriolis acceleration. Now it is a superposition of two shifts in space by a quarter of the period of the primary and secondary standing waves.

Напр жение, снимаемое с выхода усилител первичной волны И, поступает на один из входов фазового детектора 21 в качестве опорного , а напр жение, снимаемое с выхода усилител вторичной волны 15,-в качестве сигнала . На выходе фазового детектора 21 получаетс сигнал посто нного тока, величина которого пропорциональна угловой скорости вращени прибора вокруг измерительной оси, а пол рность - направлению вращени .The voltage removed from the output of the primary amplifier And is fed to one of the inputs of the phase detector 21 as a reference, and the voltage taken from the output of the secondary amplifier 15, as a signal. At the output of the phase detector 21, a DC signal is obtained, the value of which is proportional to the angular velocity of rotation of the device around the measuring axis, and the polarity to the direction of rotation.

Дроссель 19 ограничивает переменную составл ющую в цепи обмотки подмагничивани 18.The choke 19 limits the variable component in the bias winding circuit 18.

Предмет изобретени Subject invention

Вибрационный датчик угловой скорости, содержащий тонкостенный цилиндрический резонатор , магнитопровод с обмотками возбуждени первичной и вторичной волн, подключенными к выходам соответствующих усилителей, и узел съема сигнала с пластинами, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и точности измерени , в нем узел съема сигнала выполнен в виде охватывающего резонатор цилиндрического емкостного преобразовател с равномерно расположенными и чередующимис между собой по внутренней поверхности пластинами съема первичной и вторичной волн, при этом пластины дл каждой из волн смещены одна относительно другой по оси цилиндра на 90° и подключены по дифференциальной мостовой схеме ко входам соответствующих усилителей.A vibration angular velocity sensor containing a thin-walled cylindrical resonator, a magnetic core with primary and secondary excitation windings connected to the outputs of the respective amplifiers, and a signal pickup assembly with plates, characterized in that, in order to increase the sensitivity and accuracy of measurement, there is a pickup assembly made in the form of a cylindrical capacitive transducer covering a resonator with evenly spaced and alternating between them on the inner surface ary and secondary waves, the plate for each of the waves are shifted relative to one another along the cylinder axis by 90 ° and are connected by a bridge circuit to the differential inputs of the respective amplifiers.